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2023/12/8 14:56:24“测量温度”体温、空气温度、热水温度、室内温度等。
我们每天都会测量各个地方的温度,并查看测量的温度值。 那么如何测量温度呢?
首先,温度到底是什么?
温度是与物体中分子和原子的平均动能成正比的量。 换句话说,温度是动能的强项之一,能量强则温度高,能量弱则温度低那么如何测量温度呢?
温度是通过将被测物体的热量传递到温度传感器来测量的。 传热现象有三种:(3)热传导,(<>)热辐射,(<>)对流。
首先,(<>)热传导是指振动能量从高温物体传递到低温物体。 测量空气温度的“温度计”、测量体温的“温度计”等,可以通过将周围的空气温度和体温传导到温度计并成为与温度计相同的温度来读取温度。 接触式温度计,例如热电偶,称为温度传感器,使用这种热传导来测量温度。
(<>)热辐射是电磁波从高温物体向低温物体的传递。 使用热辐射进行温度测量是一种辐射温度计,它捕获从耳朵内部发出的热能,并像“耳温计”一样以非接触方式测量温度。
剩余的(<>)对流是物体本身在空间温度分布上的运动。 由于测量目标与温度传感器之间难以建立稳态关系,因此不采用对流进行温度测量,并且经常使用上述热传导和热辐射。
热辐射跨越紫外线~可见光~红外线区域(图1)。 热辐射定律是由普朗克(普朗克辐射定律)制定的。
从下图(图2)可以看出,首先,随着物体温度的升高,物体发出的热辐射能量变强,其次,随着物体温度的升高,热辐射能量的波长分布向短波长侧移动。
可以进行高速温度测量 使用
热传导进行温度测量是一种通过捕捉作为传感器的物体的各种属性的变化来确定温度的方法,当被测物体与作为温度传感器的物体之间的接触发生热传导时,作为传感器的物体的温度变得与作为目标的物体的温度相同。 另一方面,辐射温度计可以高速测量温度,因为热辐射以光速传播。
非接触式温度测量 非接触式温度测量的
优点包括“遥测”和“不引起热干扰的测量”。
“遥测”包括“远距离测量”,例如从地面测量云的温度,“隔离测量”,例如通过窗户测量炉内的温度,“移动物体测量”或“高温物体测量”,其中传感器部分在使用热传导的温度计中熔化。
另一方面,“不引起热干扰的测量”是指在使用热传导的温度计中,由于传感器部分与测量目标的接触(引起热干扰的测量),测量目标的温度会发生变化,并且可能无法进行精确测量,而在辐射温度计的情况下,可以在不改变测量目标温度的情况下进行测量。 因此,它对薄膜等“小热容物体测量”和金属的“表面温度测量”是有效的。
能量强度类型 从整个波长范围内的积分值确定温度的能量强度类型称为“总辐射温度计”(
能量与热力学温度的四次方成正比的类型)。 在实践中,由于检测元件和光学材料的波长选择性等限制,很难测量整个波长范围,因此有必要限制有利于测量的测量波长,例如在一定程度上使用大气窗口,这被称为“宽带辐射温度计”。 此外,从单一波长的辐射能强度获得温度的能量强度类型称为“单色温度计”,从相对较窄波长范围内的辐射能量强度确定温度的类型称为“窄带辐射温度计”。
波长分布型 在“波长分布型”中,测量两个波长的辐射能以捕获波长分布并从比率测量温度的类型称为
“双色温度计”。
根据辐射测温仪与被测物体之间的距离对镜头进行对焦的称为可动焦型,不需要对焦的称为定焦型。
分类 | 原则 | 波长特性 | 反应 | 检测元件典型案例 |
---|---|---|---|---|
热电的 | 光→热→电 | 扁平形状 | 慢 | 热释电元件(PE),热电堆 |
光电式 | 光→电 | 山形 | 快 | PbSe、PbS、Ge、MCT、InGaAs、Si |
如果障碍物进入辐射温度计的测量路径,热辐射能会降低,从而导致指示误差。 这称为视野不足。