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辐射温度

辐射温度

为使理想的黑体具有与给定的热辐射源同样的辐射功率所必须加热到的温度。

简介
radiation temperature
根据斯忒藩 - 玻尔兹曼定律，绝对黑体的辐射出射度与热力学温度的 4 次方成正比，由此可确定物体的辐射温度。由于一般物体都不是黑体，其发射率总是小于 1的正数，故物体的辐射温度总是小于物体的实际温度，物体的发射率越小，其实际温度与辐射温度的偏离就越大。
真实温度又称为动力学温度和热力学温度。它是物质内部内部分子的平均热能，是物体分子不规则传递能量的一种“内部表现形式”。真实温度主要通过仪器直接放在被测物体上测得。
辐射温度又称为表现温度，除了上述这种内部现象外，物体还辐射能量，其辐射能量是物体能量状态的一种外在表现形式。
由于ε(T)是小于 1的正数，因而实际物体的辐射温度总小于它的真实温度，即Tp亮度温度是一致的。
定义式
用斯忒藩一玻耳兹曼定律：，其中，M为热流密度，σ为斯忒藩一玻耳兹曼常数，T为辐射物体的热力学温度。测得辐射出射度M(T)，就可以确定黑体温度。M(T)可用辐射高温计测量。它是利用热电偶将单位发光面辐射的全部功率变为热电流，此热电流正比于M(T)，因此经校好刻度，即知温度T了。对于非黑体，用上述方法测得的是辐射温度Tr，斯忒藩-玻耳兹曼公式要改写为：，其中，式中T为实际物体的温度；Tr为黑体的温度；K为非黑体平均发射本领，其值小于1。由此可见，物体的辐射温度小于其实际温度。K的数值通常随温度增高而增大。只要知道非黑体的平均发射本领K，即可用前式由辐射温度Tr算出其实际温度T。根据实验，在同一温度下，物体的辐射温度小于其亮度温度，而两者又都小于物体的真实温度。辐射温度可用辐射高温计或辐射感温器进行测量。
相关应用
辐射温度计在连续非接触式测温仪表中，是最古老、最简单、最常用的高温计。
辐射温度计是基于被测物体的辐射热效应进行工作的，因而，这种温度计有聚集被测物 体辐射能于感受元件的光学系统。这一系统通常采用反射镜或透镜增加射在感受元件上的 光能，以提高仪表的灵敏度。辐射温度计的优点是灵敏度高，坚固耐用，可测较低温度并能 自动显示和记录。缺点是对CO2、水蒸汽很敏感，其示值受环境介质影响很大。
利用物体的辐射能制成的辐射温度计具有非接触性、快速测定和测定移动物体温度的功能。但也存在辐射率、杂声和维护管理的问题，常用它测量锅炉及周边设备的温度。物体受热后，会发出各种波长的辐射能。辐射能的大小，与受热体温度的4次方成比例。
辐射温度计的特征
在辐射温度计上能利用的波长范围是从0.5～20μm的可见光和红外线，其特征如下：
(1) 热传导型检测元件是热感应型，响应时间稍慢。一般用于低温测定。
(2) 光电型检测元件响应速度快。一般有几个检测元件，应根据使用条件，从测定范围中选择最合适的检测元件。
(3) 双色温度计是根据不同的两种波长范围的辐射亮度求出温度的方式。当视野不够或有粉尘时，它的测定结果比单色强，但有时会产生混色误差。
(4) 光高温计是在观察者认为被测物体的亮度和灯泡灯丝的亮度一致时测定的温度。现场能进行简易的较核，应用范围较广。
(5) 行走型辐射温度计既能测定一次 (线方向)，也能测定二次 (面方向) 的温度分布。
使用时的注意事项
(1) 性能。有关标准规定的辐射温度计的性能： 测定范围，测定精度，标准动作条件， 标准尺寸，再现性，分解能，响应时间等。根据使用条件和设置环境，与厂家协商后，选定 符合要求的测定波长，元件和范围。
(2) 测定光路的外扰。燃烧生成物的H2O、CO2、CO、NOX、粉尘和火焰等均是外扰因素。因此，应选择避开燃烧生成物的吸收带的波长。同时，也要防止火焰进入光路。
通过锅炉窗玻璃也能测温，但玻璃材质不同，分光透过特性也不同。当测定波长为2μm 以下时，窗玻璃大多采用石英。
(3) 辐射屏蔽。减轻背光杂音的方法是设置辐射屏蔽。水冷方式存在水的管理和能量损失的问题，非水冷方式存在破损问题。
(4) 辐射率的影响。防止、缓和辐射影响的方法有： ①多波长测温；②空腔谐振器方 法；③参照辐射方法；④偏光方法等。
(5) 设置环境。辐射温度计是集光学、电子学于一身的精密仪器。当设置在条件恶劣的锅炉房内时，应考虑温度、振动、尘埃、电磁感应等对它的影响。
(6) 定期检查和校正。辐射温度计一般放置在水冷水套内，因此，必须对冷却水量、温 度等进行日常管理，同时，还要定期对辐射温度计进行校正。同时采用标准辐射温度计检测 或使用校正用黑体炉。
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