高温计形式和应用

　　高温计是有两种形式： 1)一种用于测量熔池温度的装置，包括： a)耐火材料安装套筒(1以及 b)光学高温计 2)一般指测量温度高于 500℃所使用的温度计。常用的高温计有光学高温计、比色高温计及辐射高温计等。此外，热电偶温度计也可以用来测量3000℃以下的高温。但因热电偶温度计的测量范围可低到-200℃,所以一般不把它归于高温计内。

　　4比色式编辑又称比率高温计或双色高温计，是测量物体色温度的高温计。当非黑体的两个确定波长λ1和λ2的光谱辐射度之比L(λ1)/L(λ2)等于某一温度下黑体的同样两个波长的光谱辐射度之比时，则黑体的温度就称为此非黑体的色温度。

　　是常用的双色比色高温计原理图。由滤光片取得蓝光波长λ1=0.450μm及红光波长λ2=0.650μm。硅光电池E1和E2分别接收到波长为λ1与λ2的辐射能量后,将在它们的负载电阻上产生电压U1与U2。根据硅光电池的特性有，U1/U2=L(λ1)/L(λ2)。调节电位器W使测量电路的指示达到平衡，则电位器W上指示位置与比值U1/U2对应。利用黑体辐射源可对电位器W直接分度所指示的温度值即待测物体的色温度。

　　比色高温计的测量范围为800～2 000℃，测量精度可接近量程上限的±1%。比色高温计的优点是测量的色温度值很接近真实温度。在有烟雾、灰尘或水蒸气等环境中使用时,由于这些媒质对λ1及λ2的光波吸收特性差别不大，所以由媒质吸收所引起的误差很小。对于光谱发射率与波长无关的物体(灰体)可直接测出其真实温度。上述优点都是其他类型的光测高温计所没有的。色温度的温标是由亮度温度确定的，因而比色高温计的测量精度比光电高温计的差;但由于比色高温计使用方便，在冶金和其他工业中的应用仍较广泛。

　　高温计辐射式编辑原理

　　根据热辐射的斯忒藩-玻耳兹曼定律制成的高温计。这个定律指出：黑体的辐射出射度(辐射通量密度)M与其温度T的四次方成正比，即

　　M=σT

　　式中斯忒藩常数σ=5.67032×10-8 W·m·K。辐射高温计将被测物体一定面积上和一定立体角内的辐射能量收集到接受器中，接受器的温升将稳定于一定数值。因温升值事先已用黑体温度进行分度，由接受器的温升可直接读出相对应黑体的温度Tp。对于待测的非黑体温度求法如下：引入物体的光谱发射率

　　，

　　式中Mo和M分别为物体和黑体在同一温度下的辐射通量密度。由以上两式推得待测物体的温度为

　　,

　　式中Tp为辐射高温计的读数值，光谱发射率ε可查阅有关手册或按需要自行测定。表中列出几种材料在不同温度下的光谱发射率。

　　辐射高温计有折射式和反射式两种。折射式辐射高温计的原理如图3a所示，接受器通常用热电堆组成，热端收集辐射能，冷端为室温。测量时通过目镜瞄准待测的物体，使物体的像正好落在接受器的“+”形铂片上。电表指示出接受器的温升，通常的分度标示为黑体辐射温度值Tp。这种高温计的主要缺点是：因物镜聚焦时有色差, 只能使一部分辐射能聚焦到接受器上而引起误差。

　　反射式高温计是利用凹面镜将辐射能量聚焦到接受器上而进行测量的。结构与折射式高温计大致相同。这种高温计虽然避免了透镜存在色差所引起的误差，但因空腔敞开，灰尘容易进入腔内而需要更好地维护。

　　高温计应用

　　辐射高温计的测温范围及性能与光学高温计的相同。辐射高温计的测量误差主要来源于：①中间媒质(如大气等)的选择吸收作用，使达到接受器的辐射能量中红外部分损失较多;②没有按规定的热源到高温计的距离进行测量(通常每种辐射高温计对于被观测面面积的直径与高温计透镜间的距离都规定了比值);③各种高温计中接受器的选择吸收特性不同，致使光谱发射率偏离选取值;④热电堆冷热端温度的改变、仪表的误差等。