基于虚拟仪器技术的辐射式光纤测温系统的研究(13)

第2章 黑体辐射式光纤测温的机理

第2章 黑体辐射式光纤测温的机理

2.1 概论

任何物体只要其本身及其周围的温度不是绝对零度，物体本身就向周围辐射热量，当它与周围的温度相等时，辐射热过程处于动平衡状态。这是由于物体内部的带电粒子随着温度的升高而被激励放射出不同波长的电磁波，把热能以电磁波方式向外辐射。物体的温度越高，粒子被激励的越强烈，辐射的能量就越大。带电粒子运动频率不同，其电磁波的波谱不同。一般认为，小于0.4 μm波长的为紫外线，波长更短的为 射线，0.4 μm至0.76 μm为可见光，大于0.76 μm的为红外线，其中0.76～3 μm的为近红外线，3～6 μm的为中红外线，6～20 μm的为中远红外线，20～1000 μm的为远红外线。在温度测量中，通常应用的是可见光区与0.76～20 μm的红外光区，因为它是载热体，故又称为热射线，光与热射线都可视为电磁波，可见光的特性与规律都适于热射线。

光纤辐射温度测量仪可以按照应用的波长特性将其分类。把利用红外波段进行测温的仪表统称为红外测温仪。若仪器只根据某一个特征波段上的辐射而测温，则得到的是物体的亮温度Tl；若仪器根据两个或更多的特征波段上的辐射而测温，则所得到的是物体的色温度Ts；根据所有波长范围内的总辐射而测温，所得到的是物体的全辐射温度Tr[14]。

绝大多数被测物体不是黑体，测温仪测得的辐射能不仅与物体的温度有关，还与发射率有关。此外，物体发射出的辐射能在到达探测器的过程中，还有各种因素造成的损失。因此测温仪接收到的辐射能并不真正是仅由物体表面温度决定的辐射能。无论是亮温度、色温度或者辐射温度，它们都不是物体表面的真实温度，即使经过大气传输因子等修正后，它们与物体表面的真实温度T之间仍存在差异。用辐射测温仪直接读取真实温度目前尚存在很多的困难，多数测温仪所能测取的温度依然是亮温度和色温度。所以，本课题的研究目的是得到最接近真实温度的测量方法和系统。

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