用单色温度近似求解真实温度的方法

　　0　引言

　　随着科学技术的进步,红外温度计也取得了很大的发展。但是,制约它进一步发展的因素是它不能测量物体的真实温度,而是物体的表观温度,如本文所指的单色温度。而且由于物体表面状态不同,材料以及所用温度计的光谱段不同,其测量结果差别极大,使现场使用者难以判断哪一台温度计是正确的。一般红外温度计内都带有发射率ελ设定装置,企图将表现温度修正为真实温度。但是,资料里的发射率数据都是静态的,也不精确。实际上ελ在加温过程中随时都在变化,使用者无法操作。

　　为了解决上述难题,作者经多年研究,可以用单波段温度计所测量的单色温度,近似地求出真实温度。它比同行们研究的三色、四色、六色温度计成本低、简单,便于推广应用。

　　1　求真温的方法

　　1.1　实现条件

　　①被测物体的发射率ελ<1,即非黑体。

　　②有效波长是用非黑体的极限有效波长λe,与黑体的λ0不同。

　　③温度计工作光谱范围可以很宽,如Si,Ge接受元件的整个响应光谱。作者研制的温度计工作光谱段为1~4μm,但8~14μm工作光谱段不能用。

　　④要求温度计的黑体分度曲线要精确(±0.5%左右),并且复现性要好。

　　⑤要求单片微机的位数要多,否则会丢失有效位数,影响计算精度;速度要快,以及容量等,比现在红外温度计采用的微机都需进一步扩大。

　　1.2　实现本方法的思路

　　历史上曾由单色发展到六色,多一色又多一个未知数,未知数仍多于方程数,还需解不定方程,不如好好地研究单色温度计。这里的难处是要寻找或建立一个新的方程。

　　有人曾建立一个关系式:

　　作者用铝做过实验数据,验证过这一关系式,它们之间相关度很低,得出的结果误差很大,不能用作解方程。本方法亦是采用解方程的办法。

　　1.3　从已知单色温度T1近似求解真温T

　　由Wien公式可知:

　　式中:ελ,λe及T为3个未知量;C2与T1是已知量。

　　这里λe定义为非黑体有效波长,对应每一个温度点都不相同。

　　又知佐久间的分度方程[2]可写成下式:

　　式(2)与式(1)只有当T=T1时两者相关,其它情况皆不相关;又由前面条件规定ελ<1,故由式(1)和式(2)求得:

　　式中:a1=B1/A1;λ1=A1+B1/T1。

　　有人提出通过温度的n次方来表示物体的辐射亮度,即:

　　Bλ= KTⁿ(4)