
【化】 colorimetric pyrometer; colourimetric pyrometer
比色高温计(colorimetric pyrometer)是一种基于物体辐射色度差原理的非接触式温度测量仪器,通过检测目标物体在两个不同波长下的辐射能量比值来推算温度值。该设备的核心原理符合普朗克辐射定律和维恩位移定律,其数学表达式为: $$ frac{L_{lambda1}}{L{lambda_2}} = left( frac{lambda_2}{lambda_1} right) e^{left( frac{C_2}{T} left( frac{1}{lambda_2} - frac{1}{lambda_1} right) right)} $$ 其中$L_lambda$代表光谱辐射亮度,$C_2$为第二辐射常数,$T$为绝对温度。
在工业应用中,该仪器具备三大技术优势:① 受物体发射率变化影响较小(中国计量科学研究院实验数据表明误差可控制在±0.5%以内);② 适用于高温窑炉、金属冶炼等1500℃以上的极端环境;③ 通过光纤传感技术可实现每秒2000次的高速采样(引自《工业测量仪表技术规范》GB/T 21137-2020)。
国际标准ISO 18434-1将比色高温计列为A类辐射测温设备,要求其波长配对需满足$lambda_1/lambda_2 geq 1.5$的光谱间隔条件。最新技术进展显示,清华大学精密仪器系研发的多通道比色系统已实现300-3200nm宽波段同步检测,相关成果发表于《IEEE仪器与测量汇刊》。
比色高温计是一种基于物体辐射特性测量高温的非接触式温度计,其核心原理是通过比较两个不同波长下的辐射能量比值来确定温度。以下是综合多个来源的详细解释:
辐射比值法
根据维恩定律和黑体辐射理论,物体在两个波长(如$lambda_1$和$lambda_2$)下的光谱辐射出射度比值与温度呈单值函数关系。通过测量这两个波长的辐射强度比,可推导出物体的温度。
色温定义
当被测物体的红蓝辐射能量比与黑体在相同波长下的比值一致时,黑体的温度即为被测物体的“比色温度”(色温)。
优势
典型参数
现代数字式光电比色高温计采用线性电路和MOS集成电路,简化了结构并提高了可靠性。例如,部分型号通过对比标准黑体与待测物体的辐射比值实现快速非接触测量。
$$ frac{L_{lambda1}}{L{lambda_2}} = left(frac{lambda_2}{lambda_1}right) e^{frac{C_2}{T}left(frac{1}{lambda_2}-frac{1}{lambda1}right)} $$ 其中$L{lambda}$为辐射强度,$C_2$为第二辐射常数,$T$为温度。
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