辐射测温的发展现状与展望

　　1　引言

　　温度是确定物质状态的最重要参数之一,它的测量与控制在国防、军事、科学实验及工农业生产中具有十分重要的作用。特别是高温测量在航天、材料、能源、冶金等领域中占有重要地位。

　　温度的测量方法大致可分为两种:接触法和非接触法。在接触测温法中,热电偶和热电阻温度计应用最为广泛,该方法的优点是设备和操作简单,测得的是物体的真实温度等,其缺点是　　动态特性差,由于要接触被测物体,故对被测物体的温度分布有影响,且不能应用于甚高温测量。目前非接触测温法仍以辐射测温法为主,在过去相当长的时间里,辐射测温法的可靠性和抗　　干扰性都不太高,且测量范围往往仅限于较高温度。但近二十多年,由于电子技术的飞快发展,半导体材料的进步及计算机技术的发展与应用,又由于辐射温度计具有无测量上限,响应速度　　快及不接触被测对象,因而不影响被测温场等特点,辐射测温技术得到长足的进步和发展。仪器的制造水平、性能指标已有了显著提高,辐射真温测量研究、标定技术研究及应用技术研究方面亦取得了丰硕成果。

　　辐射测温仪从仪器的工作方式上分,可分为:(1)亮度(单色)温度计;(2)比色(双色)温度计;(3)宽带(全波长或红外)温度计;(4)多波长高温计等。从仪器的使用方式上分,可分为:(1)便携式;(2)掌上(手持)式;(3)固定安装式等。从能量传输方式上分又可分为:光纤式、接触式和一般光学式等。从目标的多少又可分成:单目标、线目标和面目标等。

　　2　辐射测温技术的发展历史与现状

　　在仪器制造方面,辐射温度计的发展经历了以下几个阶段:隐丝式光学高温计[1]阶段;用光电倍增管作为检测器的光电高温计[2]阶段;以及用硅光电二极管、碲镉汞等作为检测器的光学测量和光电精密测温[3]阶段。

　　隐丝式光学高温计出现在本世纪初,直到现在仍在高温(800℃以上)测量领域中被使用。1927年国际温标采用此种高温计作为金点以上的温度复现及传递标准器。它的工作原理是在峰值为650nm并在尽可能小的带宽内,使目标与钨灯灯丝的亮度平衡,灯丝消隐在目标中。由于要人眼比较亮度平衡,手动调节灯丝电流,因此,人为误差大,不适于自动控制系统。

　　60年代中期,出现了用光电倍增管作为检测器的光电高温计。它是以光电倍增管替代隐丝式光学高温计中的人眼来作亮度比较,具有较高的灵敏度和精度,且不需要人参与,因而被美　　国标准局NBS等国家实验室用来复现国际实用温标。我国也曾采用此种检测元件研制成比较式的基准光电比较仪及高温计式的标准光电高温计,用以复现金点以上的国标温标及传递800~2000℃的高温实用温标。