1、LOGOv 通过测量被测物体在两个不同指定波长下的光谱辐射亮度通过测量被测物体在两个不同指定波长下的光谱辐射亮度之比来实现测温的仪表之比来实现测温的仪表。也称颜色温度计。也称颜色温度计。v 因为实际物体的光谱发射率因为实际物体的光谱发射率受环境的影响较大，但对同受环境的影响较大，但对同一种物体见一种物体见1 与与2比值的变化却很小，因而可以减小黑比值的变化却很小，因而可以减小黑度变化、尘埃吸收及散射所产生的影响。此外用比色温度度变化、尘埃吸收及散射所产生的影响。此外用比色温度计测得的温度较全辐射温度计和亮度温度计更接近于真实计测得的温度较全辐射温度计和亮度温度计更接近于真实温度，且测温准确度高
2、，响应快、可用于测量小目标的温温度，且测温准确度高，响应快、可用于测量小目标的温度。目前比色温度计已广泛应用于冶金、水泥、玻璃等工度。目前比色温度计已广泛应用于冶金、水泥、玻璃等工业部门，用来测量铁液、钢水、熔渣及回转窑中水泥等温业部门，用来测量铁液、钢水、熔渣及回转窑中水泥等温度。度。比色温度计成品图比色温度计成品图比色温度计测温原理比色温度计测温原理vA.基本原理： 式式(2-45)给出了黑体在两个指定波长给出了黑体在两个指定波长1和和2(实际上是两个波段实际上是两个波段c1+ d1和和c2+d2) 上单色辐射亮度的比值上单色辐射亮度的比值(T)与温度的关系，对于非与温度的关系，对于非黑体
3、则有黑体则有 由上式可知，只要测得被测物体在两个指定波长由上式可知，只要测得被测物体在两个指定波长1和和2上单色辐射亮上单色辐射亮度的比值度的比值(T)并确定对应的光谱发射率，就可求得被测物体的真实温并确定对应的光谱发射率，就可求得被测物体的真实温度度T,即有即有比色温度计测温原理比色温度计测温原理v B.颜色温度颜色温度v为具有通用性，比色温度计是按黑体刻度的，用为具有通用性，比色温度计是按黑体刻度的，用这种刻度的温度计去测量实际物体，所得到的温这种刻度的温度计去测量实际物体，所得到的温度示值被称作被测物体的度示值被称作被测物体的“颜色温度颜色温度”。在两个。在两个指定波长指定波长c1和和c
4、2下，若黑体在温度为下，若黑体在温度为Tc时单色时单色辐射亮度之比辐射亮度之比b(Tb)和实际物体在温度为和实际物体在温度为T时的时的单色辐射亮度之比单色辐射亮度之比(T)相等，即相等，即b(Tb)=(T )，则称则称Tc为被测物体的颜色温度，两者的关系用下为被测物体的颜色温度，两者的关系用下式表示式表示比色温度计测温原理比色温度计测温原理v (1)根据被测物体的光谱发射率与波长的关系特性，颜色根据被测物体的光谱发射率与波长的关系特性，颜色温度温度Tc小于、等于或大于小于、等于或大于真实温度真实温度T。v (2)大多数被测物体的颜色温度要比亮度温度和辐射温度大多数被测物体的颜色温度要比亮度温度
5、和辐射温度更接近于更接近于真实温度。真实温度。v (3)当当c1 = c2即被测物体为灰体时，颜色温度就即被测物体为灰体时，颜色温度就等于等于被测物体的真实温度这是比色温度计的最大优点。例如，被测物体的真实温度这是比色温度计的最大优点。例如，严重氧化的钢铁表面一般可近似看作灰体，这时仪表的示严重氧化的钢铁表面一般可近似看作灰体，这时仪表的示值即颜色温度可认为近似等于被测物体的真实温度，而不值即颜色温度可认为近似等于被测物体的真实温度，而不需修正。需修正。v (4)对大多数金属材料，光谱发射率随波长的增大而减小。对大多数金属材料，光谱发射率随波长的增大而减小。若若c1= c2，则，则c1T。v
6、(5)对大多数非金属材料，光谱发射率随波长的增大而增对大多数非金属材料，光谱发射率随波长的增大而增大。若大。若c1 c2，则，则c1c2,反之亦然，此时，颜色温度反之亦然，此时，颜色温度总是总是小于小于真实温度，即真实温度，即TcT。v 典型比色温度计典型比色温度计v比色温度计按照它的分光形式和信号的检测方法，比色温度计按照它的分光形式和信号的检测方法，可分为可分为单通道式单通道式与与双通道双通道式式两种。两种。v所谓通道是指在比色温度计中使用探测器所谓通道是指在比色温度计中使用探测器(检测元检测元件件)的个数。单通道比色温度计使用一个检测元件，的个数。单通道比色温度计使用一个检测元件，被测目
7、标辐射的能量被调制轮流经两个不同的滤被测目标辐射的能量被调制轮流经两个不同的滤光片，射人同一检测元件上。双通道比色温度计光片，射人同一检测元件上。双通道比色温度计使用两个检测元件，分别接受两种波长光束的能使用两个检测元件，分别接受两种波长光束的能量。单通道比色温度计又分为量。单通道比色温度计又分为单光路式单光路式和和双光路双光路式式两种。所谓光路是指光束在进行调制前或调制两种。所谓光路是指光束在进行调制前或调制后是否由一束光分成两束进行分光处理。没有分后是否由一束光分成两束进行分光处理。没有分光的为单光路，分光的为双光路。双通道比色温光的为单光路，分光的为双光路。双通道比色温度计又分为度计又分
8、为调制式调制式与与非调制式非调制式。无论哪种比色温。无论哪种比色温度计，都要计算两个光谱辐射亮度的比值。度计，都要计算两个光谱辐射亮度的比值。单通道单光路比色温度计单通道单光路比色温度计单通道单光路比色温度计单通道单光路比色温度计v图图2-55是单通道单光路比色温度计的结构示意图。是单通道单光路比色温度计的结构示意图。被测物体的辐射能址经物镜聚焦。经过通孔反射被测物体的辐射能址经物镜聚焦。经过通孔反射镜而达到光电探测器，即硅光电池上。通孔反射镜而达到光电探测器，即硅光电池上。通孔反射镜的中心开设一通光孔，其大小可根据距离系数镜的中心开设一通光孔，其大小可根据距离系数而变，其边缘经抛光后进行真空
9、镀铬。同步电动而变，其边缘经抛光后进行真空镀铬。同步电动机带动光调制转盘转动，转盘上装有两种不同颜机带动光调制转盘转动，转盘上装有两种不同颜色的滤光片，交替通过两种波长的光。硅光电池色的滤光片，交替通过两种波长的光。硅光电池输出两个相应的电信号送输出两个相应的电信号送.至变送器进行比值运算、至变送器进行比值运算、线性化。图中，反射镜、倒像镜和目镜组成瞄准线性化。图中，反射镜、倒像镜和目镜组成瞄准系统，用于调节该温度计。由于采用一个检测元系统，用于调节该温度计。由于采用一个检测元件，仪表稳定性较高件，仪表稳定性较高;但结构中带有光调制转盘，但结构中带有光调制转盘，使温度计的动态品质有所下降使温度
10、计的动态品质有所下降;牌号相同的滤光片牌号相同的滤光片之间透过率之间透过率(或厚度或厚度)的差异会影响测量准确度。的差异会影响测量准确度。单通道双光路比色温度计单通道双光路比色温度计单通道双光路比色温度计单通道双光路比色温度计v2-56是单通道双光路比色温度计的结构示意图。是单通道双光路比色温度计的结构示意图。被测物体的辐射由分光镜被测物体的辐射由分光镜(干涉滤光片干涉滤光片)分成两路分成两路不同波长的辐射光束，分别通过光调制转盘上的不同波长的辐射光束，分别通过光调制转盘上的通孔和反射镜，交替投射到同一个硅光电池上，通孔和反射镜，交替投射到同一个硅光电池上，转换成相应的电信号，再经变送器处理实
11、现比值转换成相应的电信号，再经变送器处理实现比值测定后，送显示器显示。测定后，送显示器显示。 单通道双光路比色温度单通道双光路比色温度计具有和单通道单光路比色温度计一样的优点计具有和单通道单光路比色温度计一样的优点(稳稳定定)和缺点和缺点 (动态品质差动态品质差)。此外，它还有助于克服。此外，它还有助于克服各滤光片特性差异的影响，提高了测量准确度各滤光片特性差异的影响，提高了测量准确度;但但结构较复杂，光路调整困难。结构较复杂，光路调整困难。 单通道比色高温计单通道比色高温计的测温范围为的测温范围为900一一2000C，仪表基本误差，仪表基本误差1%。如果采用如果采用PbS光电池代替硅光电池作
12、为光电探测光电池代替硅光电池作为光电探测器，则测温下限可达器，则测温下限可达400C双通道光路比色温度计双通道光路比色温度计双通道光路比色温度计双通道光路比色温度计v 双通道非调制式比色温度金于不像单通道那样采用振动圆双通道非调制式比色温度金于不像单通道那样采用振动圆盘进行调制，而是采用分光镜盘进行调制，而是采用分光镜 (干涉滤光片或棱镜干涉滤光片或棱镜)把被测把被测目标的辐射分成不同波长的两束，且分别投射到两个光电目标的辐射分成不同波长的两束，且分别投射到两个光电探测器上，其结构示意图如图探测器上，其结构示意图如图2-57所示。被测物体的辐射所示。被测物体的辐射能经物镜能经物镜4聚焦于通孔反
13、射镜聚焦于通孔反射镜5上，再经透镜上，再经透镜6人射到分光人射到分光镜镜7上。红外光透过分光镜后投射到硅光电池上。红外光透过分光镜后投射到硅光电池8上上;可见光可见光则被分光镜反射到另一硅光电池则被分光镜反射到另一硅光电池9上。在上。在8 的前面有红色的前面有红色滤光片将少量可见光滤去，在滤光片将少量可见光滤去，在9 的前面有可见光滤光片将的前面有可见光滤光片将少量长波辐射能滤去，两个硅光电池的输出信号的比值即少量长波辐射能滤去，两个硅光电池的输出信号的比值即可模拟颜色温度。图中，反射镜可模拟颜色温度。图中，反射镜1、倒像镜、倒像镜2和目镜和目镜3组成组成瞄准系统，用于调节该温度计。双通道调制
14、式比色温度计瞄准系统，用于调节该温度计。双通道调制式比色温度计与双通道非调制式比色温度计较为相似，所不同的是经分与双通道非调制式比色温度计较为相似，所不同的是经分光镜分光和反射镜反射后所形成的两束辐射，要先通过带光镜分光和反射镜反射后所形成的两束辐射，要先通过带通孔的光调制转盘同步调制后，再投射到两个带不同滤光通孔的光调制转盘同步调制后，再投射到两个带不同滤光片的检测元件上。双通道比色温度计结构简单，使用方便，片的检测元件上。双通道比色温度计结构简单，使用方便，动态品质较高动态品质较高;但两个硅光电池要保持特性一致且不发生但两个硅光电池要保持特性一致且不发生时变是比较困难的，因此测量准确度及稳定性较差时变是比较困难的，因此测量准确度及稳定性较差谢谢观赏!
