现代冶金实验技术.pdf

20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,65102467 1 1 现代冶金实验技术现代冶金实验技术现代冶金实验技术现代冶金实验技术 温良英 重庆大学材料学院 冶金工程系 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,65102467 2 2 绪论绪论绪论绪论 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,65102467 3 3 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,65102467 4 4 主要内容主要内容主要内容主要内容 主要介绍钢铁冶金实验研究中基本参数的检 测控制，实验室的高温技术，冶金熔体性质的测 定，模型实验及流动显示技术 基本参数的检 测控制，实验室的高温技术，冶金熔体性质的测 定，模型实验及流动显示技术等。 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,65102467 5 5 目目目目 录录录录 第一章第一章第一章第一章 温度测量技术温度测量技术温度测量技术温度测量技术 第二章第二章第二章第二章 压力和速度的测量压力和速度的测量压力和速度的测量压力和速度的测量 第三章第三章第三章 流量检测及控制第三章 流量检测及控制 第四章第四章第四章第四章 气体气体气体成分分析方法气体成分分析方法 第五章 实验室的高温技术第五章 实验室的高温技术 第六章第六章第六章第六章 钢铁冶金原料、燃料的主要性能测定钢铁冶金原料、燃料的主要性能测定钢铁冶金原料、燃料的主要性能测定钢铁冶金原料、燃料的主要性能测定 第七章第七章第七章第七章 冶金溶体性质的测定冶金溶体性质的测定冶金溶体性质的测定冶金溶体性质的测定 第八章第八章第八章第八章 钢中非金属夹杂物与气体的研究钢中非金属夹杂物与气体的研究钢中非金属夹杂物与气体的研究钢中非金属夹杂物与气体的研究 第九章第九章第九章第九章 模型实验及流动显示模型实验及流动显示模型实验及流动显示模型实验及流动显示 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,65102467 6 6 冶金中很多过程都与温度紧密相关，如冶 金过程的传输，冶金设备设计（炉体、冷却系 统、结构等），原燃料冶金特性，冶金熔体的 性质等等都与温度分不开。 第一章第一章第一章第一章温度测量技术温度测量技术温度测量技术温度测量技术 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,65102467 7 7 温度温度检测方式及分类检测方式及分类 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,65102467 8 8 1.1 热电阻热电阻 热电阻是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的 性质来测量温度的。在温度检测仪表中，热电阻的测量 准确度高，在较低的温度（300℃以下）范围与热电偶相 比有较高的灵敏度，因此，在中低温测量中得到了广泛 的应用。 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,65102467 9 9 1.1 热电阻热电阻 金属类铂、铜、铁、铟、碳等 半导体类铁、镍、锰、钼、钛、镁、铜等金属氧化 物，锗、硅、砷化镓等掺杂后做成的半导体 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024671010 铂电阻铂电阻工作温度范围-200℃～850℃，测量精度 高，但价格昂贵。电阻值与温度变化呈非线性的，分 成－2000℃和0850℃处理 1）金属电阻）金属电阻-铂电阻铂电阻 ]1001 [ 0200 32 0 −−tCtBtAtRRt℃ ]1 [ 8000 2 0 BtAtRRt℃ 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制- - - - 1.1 热电阻热电阻 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024671111 铜电阻铜电阻工作温度范围一般为-50℃～150℃。铜的电阻 值与温度之间呈线性的，电阻温度系数比较大。 与铂电阻相比，价格低廉，但当温度超过100℃ 时，铜容易氧化。因此，铜电阻只能测量准确度要求 不高且温度较低的场合。 1）金属电阻）金属电阻-铜电阻铜电阻 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制- - - - 1.1 热电阻热电阻 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024671212 半导体的测温半导体的测温范围一般为-100℃～300℃。 优点体积小、电阻率大、热惯性小； 缺点互换性差、非线性严重，且电阻性能不稳定。 2）半导体温度计）半导体温度计 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制- - - - 1.1 热电阻热电阻 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024671313 在实验室及生产中应用最广泛的一种接触式测温元件 正确使用热电偶是保证测试精度、延长寿命的关键 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制温度检测及控制 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024671414 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 1.2 热电偶－测温原理热电偶－测温原理 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024671515 1.2 热电偶－结构形式热电偶－结构形式 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024671616 1.2 热电偶－特殊用途热电偶－特殊用途 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 抗氧化钨铼热电偶主要用于冶金、化工、耐材等高 温炉窑的温度测量，达2300℃； 抗氧化钨铼热电偶主要用于冶金、化工、耐材等高 温炉窑的温度测量，达2300℃； 微细微型热电偶 丝径0.1微细微型热电偶 丝径0.10.01mm0.01mm 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024671717 1.2 热电偶－参考点及冷端补偿热电偶－参考点及冷端补偿 标准的热电动势 表是指冷端温度处 于 标准的热电动势 表是指冷端温度处 于0℃时的数值。℃时的数值。 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024671818 实际工作条件下冷端不一定处于0℃，由此带来 误差应采取措施加以消除或补正。这些措施有 1.2 热电偶－冷端补偿热电偶－冷端补偿 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024671919 1.2 热电偶－热电偶－冷端处理冷端处理 的的措施措施 ① 用计算法补正Et,t0Et,tnEtn,t0 式中Et,tn为毫伏计上读数； Etn,t0可以从分度表中查得。 此方法要多次查表，不太方便。在精度要求不高 的场合，常用调正仪表零点来补正参考端温度影 响。 即把指针零点位置调到 tn℃ 位置。 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024672020 ② 冷端恒温法 最好把冷端恒定在0℃，这样能与分 度表一致。也可以把冷端放在热惰性大的恒温器 里，作一次性补正就可以用了。 1.2 热电偶－热电偶－冷端处理冷端处理 的的措施措施 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024672121 1.2 热电偶－热电偶－冷端处理冷端处理 的的措施措施 ③ 补偿式冷端接点 又称冷端温度补偿器，采用补 偿电桥，能正好补偿冷端温度变化时电势变化。 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024672222 1.2 热电偶－热电偶－冷端处理冷端处理 的的措施措施 ④ 采用补偿导线 在一定温度范围内，补偿导线的热 电性能与热电偶的热电性能很接近，但价格较低。 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024672323 1.2 热电偶－热电偶－测量仪表测量仪表 ① 动圈仪表 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024672424 1.2 热电偶－热电偶－测量仪表测量仪表 ② 直流电位差计 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024672525 1.2 热电偶－热电偶－测量仪表测量仪表 ② 直流电位差计 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024672626 1.2 热电偶－热电偶－测量仪表测量仪表 ② 直流电位差计－测量回路采用电桥对角电压和被测热 电势平衡原理，稳压电源E为直流1V。 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 隐压电源置为直流l 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024672727 1.2 热电偶－热电偶－测量仪表测量仪表 ② 直流电位差计－稳压电源包括变压、全波整流、滤 波、两级稳压和温度补偿 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024672828 1.2 热电偶－热电偶－测量仪表测量仪表 ② 直流电位差计－晶体管放大器将测量桥路的不平衡偏 差信号△E放大为可以驱动可逆电机转动的功率 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024672929 1.2 热电偶－热电偶－测量仪表测量仪表 ③ 数字电压表－把被测电压转换为二进位数字再用数 码显示器按十进位数码显示出来－A/D转换－计算机 数据采集与处理系统 ※数字式电流表和电阻表，或数字式万用表的核心部分就是数 字式电压表，只不过是测量电流时先将被测电流流经一个标准 电阻转换成电压值；测量电阻时仪表内附加恒流电流源通过被 测电阻先转换成电压值 ※数字式电流表和电阻表，或数字式万用表的核心部分就是数 字式电压表，只不过是测量电流时先将被测电流流经一个标准 电阻转换成电压值；测量电阻时仪表内附加恒流电流源通过被 测电阻先转换成电压值 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024673030 1.2 热电偶－热电偶－气体温度的测量气体温度的测量 将热电偶直接放入被测气体中测量，存在 （1）气体－热电偶的对流传热 （2）气体－热电偶或热电偶－炉壁等的辐射传热 （3）气体速度动能转变为热能 （4）沿热电偶的导热损失 （5）热电偶的响应时间 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024673131 1.2 热电偶－热电偶－气体温度的测量气体温度的测量 减少热电偶测量误差的措施 （1）提高气流与热电偶的对流换热能力 （2）减少热电偶辐射和传导传热量 （3）取尽量小的热电偶直径 （4）热电偶的材质热容小热导率高 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024673232 1.2 热电偶－热电偶－气体温度的测量气体温度的测量 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024673333 1.2 热电偶－热电偶－气体温度的测量气体温度的测量 高温低速气流温度的测量－抽气式热电偶 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024673434 1.2 热电偶－热电偶－固体内部和表面温度的测量固体内部和表面温度的测量 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 1.2 热电偶热电偶 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024673535 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 传统非接触式测温光学高温计、全辐射高温计、 比色高温计等 近20年来高温测量技术有新的发展，如红外测温 （Infrared Temperature Measurement）技术、全息 干涉测温技术等。 与热电偶相比，寿命长，性能可靠，反应快，适用 于移动物体、腐蚀性介质及不能接触的场合，与光导 纤维及微处理机配套成为现代的热象仪，成为钢铁研 究及过程控制的有力工具。 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024673636 1.3 红外热成像测温技术红外热成像测温技术 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024673737 1.3 红外热成像测温技术红外热成像测温技术 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 光学系统将现场的红外辐射汇集－光谱滤波和扫描 器－聚集到探测器的红外元件的阵列上－将强弱不同 的辐射信号变成电信号－经放大和视频处理形成视频 信号送至显示器。 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024673838 1.3 红外热成像测温技术红外热成像测温技术 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－红外热成像测温温度检测及控制－红外热成像测温 系统结构复杂，适合稳态和 测量精度要求高的场合 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024673939 1.3 红外热成像测温技术－红外热成像测温技术－非扫描热成像非扫描热成像 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 利用多元探测器面阵使探 测器的每个单元与景物的微 元对应，提高系统的响应速 度，适于动态测温。 利用多元探测器面阵使探 测器的每个单元与景物的微 元对应，提高系统的响应速 度，适于动态测温。 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024674040 1.3 红外热成像测温技术－红外热成像测温技术－非扫描热成像非扫描热成像 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 采用释热电材料作靶面制 成热释电摄像管，直接利用 电子束扫描和相应的处理电 路将被测物体的温度信号转 变成电信号。 采用释热电材料作靶面制 成热释电摄像管，直接利用 电子束扫描和相应的处理电 路将被测物体的温度信号转 变成电信号。 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024674141 热成像量物体的表面温度热成像量物体的表面温度 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－红外热成像测温温度检测及控制－红外热成像测温 ①① 热成像测温的优点热成像测温的优点 非接触测量非接触测量 响应快响应快 测温速度取决于热成像系统自身的响应速度测温速度取决于热成像系统自身的响应速度 测温范围宽测温范围宽 灵敏度高灵敏度高 空间分辨率高空间分辨率高 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024674242 热成像量物体的表面温度热成像量物体的表面温度 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－红外热成像测温温度检测及控制－红外热成像测温 ②② 影响热成像测温的因素影响热成像测温的因素 被测物体的发射率被测物体的发射率红外热成像测温实际上是测量在一红外热成像测温实际上是测量在一 定波长范围内物体表面的辐射能－并以图像的形式将物体定波长范围内物体表面的辐射能－并以图像的形式将物体 的表面温度场显示出来－温度－灰度值，而的表面温度场显示出来－温度－灰度值，而发射率发射率不同探不同探 测器接收到的能量不同－显示的温度值不同测器接收到的能量不同－显示的温度值不同 确定被测物体的发射率确定被测物体的发射率 用热电偶测出物体的真实温用热电偶测出物体的真实温 度－用红外热成像仪测量，调节仪器上的度－用红外热成像仪测量，调节仪器上的发射率发射率使指示温使指示温 度与真实温度一致度与真实温度一致 在被测高温物体上钻一空腔（发射在被测高温物体上钻一空腔（发射 率接近黑体），测出空腔及其周围的温度，计算率接近黑体），测出空腔及其周围的温度，计算发射率发射率 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024674343 热成像量物体的表面温度热成像量物体的表面温度 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－红外热成像测温温度检测及控制－红外热成像测温 ②② 影响热成像测温的因素影响热成像测温的因素 背景背景 红外成像探测器接收的不仅是被测物体表面的辐红外成像探测器接收的不仅是被测物体表面的辐 射能，还有背景投向物体表面被反射的辐射能以及投向射能，还有背景投向物体表面被反射的辐射能以及投向 物体表面并透过物体表面的辐射能，物体发射率越低背物体表面并透过物体表面的辐射能，物体发射率越低背 景温度越高，影响越大反之，影响越小。景温度越高，影响越大反之，影响越小。 背景温度补偿背景温度补偿 消除背景温度对测温的影响消除背景温度对测温的影响 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024674444 热成像量物体的表面温度热成像量物体的表面温度 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－红外热成像测温温度检测及控制－红外热成像测温 ②② 影响热成像测温的因素影响热成像测温的因素 大气大气 被测物体与红外热成像仪间存在吸收红外辐射的被测物体与红外热成像仪间存在吸收红外辐射的 成分，会减弱被测物体到探测器的红外辐射影响测温，成分，会减弱被测物体到探测器的红外辐射影响测温， 应根据辐射能在气体中的衰减规律予以修正应根据辐射能在气体中的衰减规律予以修正 工作波长的选择工作波长的选择 依据测温范围、被测物体的发射率和依据测温范围、被测物体的发射率和 大气传输的影响大气传输的影响 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024674545 热成像量物体的表面温度－热成像量物体的表面温度－②② 影响热成像测温的因素影响热成像测温的因素 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－红外热成像测温温度检测及控制－红外热成像测温 工作波长的选择工作波长的选择 高温－短波、低温－长波－选择峰值温度左边的波段高温－短波、低温－长波－选择峰值温度左边的波段 发射率既随温度变化又随波长变化的物体主要依据发射率既随温度变化又随波长变化的物体主要依据发发 射率的波长随温度的变化射率的波长随温度的变化选择只含选择只含COCO 2 2 和和NONO x x 的火焰在的火焰在 4.54.5微米处发射率较大，玻璃微米处发射率较大，玻璃5 5微米，高分子塑料微米，高分子塑料3.433.43或或 7.97.9微米。。。微米。。。 为减少辐射在大气中的衰减工作波段应选择大气窗为减少辐射在大气中的衰减工作波段应选择大气窗 口特别对长距离的测量。测量现场含有大量的水蒸口特别对长距离的测量。测量现场含有大量的水蒸 气应避开水蒸气的几个吸收波段气应避开水蒸气的几个吸收波段 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024674646 热成像量物体的表面温度热成像量物体的表面温度 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－红外热成像测温温度检测及控制－红外热成像测温 ③③ 红外热成像系统的温度标定红外热成像系统的温度标定 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024674747 热成像量物体的表面温度热成像量物体的表面温度 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－红外热成像测温温度检测及控制－红外热成像测温 ④④ 红外热成像系统的测温应用几乎遍及所有的领域生红外热成像系统的测温应用几乎遍及所有的领域生 产过程中产品质量的监督、控制、设备在线诊断、安全产过程中产品质量的监督、控制、设备在线诊断、安全 保护、节约能源等各方面。保护、节约能源等各方面。 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024674848 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 CCD Charge Coupled Devices，电荷耦合器件，电荷耦合器件 是一种新型半导体器件是一种新型半导体器件 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024674949 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 CCD的靶面上设置有条纹滤色器。通过条纹滤色器就可以将 彩色景物分解成 的靶面上设置有条纹滤色器。通过条纹滤色器就可以将 彩色景物分解成R红红、、G绿绿、、B蓝蓝3基色图像，基色图像，R、、G、、B基 色经过摄像器件分别转换成为相应的灰度级数字信号。 基 色经过摄像器件分别转换成为相应的灰度级数字信号。 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024675050 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 依靠设置在面阵光电元件靶面的依靠设置在面阵光电元件靶面的3种条纹滤波器，获得某图像 点在可见光波长范围内 种条纹滤波器，获得某图像 点在可见光波长范围内320nm720nm的的红色红色亮度值、亮度值、绿色绿色 亮度值和亮度值和蓝色蓝色亮度值。亮度值。 由由CCD获得火焰图像信息后，可利用火焰图像的亮度值计算温 度场。 获得火焰图像信息后，可利用火焰图像的亮度值计算温 度场。 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024675151 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 双色法测温原理是基于双色法测温原理是基于维恩辐射维恩辐射定律。定律。在煤粉燃烧火焰辐射的 波长范围400nm～750nm及温度范围3000K以下时，普朗克辐射 定律可由维恩辐射定律取代 T T CC TE,exp 21 λε λλ λ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024675252 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 如果在两波长下同时测量由某点发出的单色辐射能 和，可得 如果在两波长下同时测量由某点发出的单色辐射能 和，可得 1 TEλ 2 TEλ 1 2 2 1 21 2 ln5 , , lnln 11 2 1 λ λ λε λε λλ λ λ −− ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − T T TE TE C Ts 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024675353 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 TT,, 21 λελε≈ 1 2 21 2 ln5ln 11 2 1 λ λ λλ λ λ − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − TE TE C Ts 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024675454 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 火焰的亮度与辐射能成正比，因此辐射能之比可由亮度之比来 代替。 火焰的亮度与辐射能成正比，因此辐射能之比可由亮度之比来 代替。 但考虑到在从火焰本身到摄像机的光路系统中辐射能衰减，引 入一个由、、亮度值确定的修正系数， 即 但考虑到在从火焰本身到摄像机的光路系统中辐射能衰减，引 入一个由、、亮度值确定的修正系数， 即 r L g L b L bgr LLL,,Φ 2 1 2 1 ,, λ λ λ λ L L LLL TE TE bgr Φ 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024675555 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 彩色彩色CCD双色法的测温公式双色法的测温公式 1 2 21 2 ln5,,ln 11 2 1 λ λ λλ λ λ −Φ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − L L LLL C T bgr s bgr LLL,,Φ 是根据标准黑体标定的修正系数是根据标准黑体标定的修正系数 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024675656 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024675757 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024675858 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024675959 基于CCD数字图像处理的温度测量基于CCD数字图像处理的温度测量 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024676060 光纤测温光纤测温 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 以光纤作为信息的传输媒质，光作为信息载体的一以光纤作为信息的传输媒质，光作为信息载体的一 种传感器。纤芯和包层是光纤结构的主体，涂敷层和种传感器。纤芯和包层是光纤结构的主体，涂敷层和 护套用于隔离杂光、保护光纤。护套用于隔离杂光、保护光纤。 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024676161 光纤测温光纤测温 第一章第一章第一章第一章温度检测及控制－温度检测及控制－温度检测及控制－ 非接触式测温温度检测及控制－ 非接触式测温 用于测温测压的光纤芯一般用石英、玻璃制成。根用于测温测压的光纤芯一般用石英、玻璃制成。根 据光在光纤中的传输模式分为单模（直径据光在光纤中的传输模式分为单模（直径8.38.3微米）和微米）和 多模（直径多模（直径5062.55062.5微米）微米） 。。 20082008- -1212- -1414wenliangying,65102467wenliangying,651024676262 光纤测温光纤测温 第一章第一