[实用新型]一种红外测温中测量辐射率的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于非接触式测量仪器，涉及红外测温装置，具体涉及一种测量辐射率的装置。

背景技术

热辐射的温度测量，因其测温范围宽(-50℃-3000℃)速度快，能实时显示，可非接触测量等优点。早已广泛应用于钢铁冶炼，陶瓷制造，轻工食品，玻璃制造，晶体生长等领域。现有的红外测温仪都是根据热辐射的定律来设计的，先把实际物体看成黑体测量其温度，然后再按灰体进行辐射率的修正。理想黑体是能够完全吸收入射辐射并且有最大的辐射率的物体，定义其辐射率为1。实际存在的被测物体称为灰体，它的吸收率和辐射率都比理想黑体小，而且是一个随被测物体而变的复杂函数。所以现在的红外测温仪都要进行辐射率的修正。被测物体辐射率的修正，是基于对一些金属和金属氧化物高温下的辐射率研究的经验数据确定的。

辐射率随温度和材料成分变化是很大的，要想把各种物体的辐射率修正准确，是很困难的。所以目前红外测温仪的最大问题是辐射率修正不准，使测温精度不高。理想黑体的物理模型可以用普朗克(Planck)公式来描述：

φ(λ,T)=C1λ-5(ec2/λT-1)-1]]>

式中φ(λ，T)为黑体辐射光谱功率密度，单位为瓦.厘米².微米^-1；C₁＝3.7415×10^-12瓦.厘米²为第一辐射常数，C₂＝1.43879厘米；K为第二辐射常数，λ为光谱辐射的波长，单位为微米，T为黑体温度，单位为K。在λT＜3000μm.K时普朗克公式可以简化为维恩(Wien)公式：

φ(λ,T)=C1λ-5e-c2/λT]]>

式中各参数的定义与普朗克公式相同。为了应用的方便，很多情况下都可以使用维恩公式。被测量的实际物体，辐射率都比黑体小称为灰体。灰体的物理模型为：

式中为灰体辐射光谱功率密度，σ(λ，T)为灰体的辐射率，0＜σ(λ，T)＜1。

式中可见，当波长一定时，辐射能和温度关系也就是确定的。问题是在实际测量中，接受器件对应的波长不是纯单色，而是有一定的波带宽度，势必造成对精度的影响，也就是说——波带宽度越窄，测量精度越高。

目前测温仪都面临着辐射率修正的问题，因为σ(λ，T)不仅是灰体波长和温度的函数，然而辐射率系数是受着被测物体的波长、温度、材料、表面特征等多种因素影响的复杂变量；人们长期以来只凭经验去修正，随机性很大，这就是红外测量难以提高精度的原因。特别是对2000℃以上的高温，测量精度更差，一般来讲测温偏差最低也在30℃以上(甚至可达上百度)，也就是在1-1.5％以上。很难得到精确值，这就限制了测温仪的测温精度。