• 高溫計

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    高溫計

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    高溫計是一種遙感溫度計,用于測量遠處物體的溫度。 歷史上存在各種形式的高溫計。 在現代用法中,它是一種從遠處根據表面發出的熱輻射量確定表面溫度的設備,這一過程稱為高溫測量法,有時稱為輻射測量法。

    高溫計一詞來自希臘語中的火、π?ρ (pyr) 和米,意思是測量。 高溫計這個詞最初是用來表示一種能夠通過物體發出的白熾光、至少是熾熱的物體發出的可見光來測量物體溫度的裝置。 現代高溫計或紅外線溫度計還通過檢測其紅外輻射通量來測量較冷物體的溫度,低至室溫。

    原則

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    它基于觀察者接收到的光的強度取決于觀察者與光源的距離和遠距離光源的溫度的原理。 現代高溫計具有光學系統和檢測器。 光學系統將熱輻射聚焦到檢測器上。 探測器的輸出信號(溫度T)通過Stefan-Boltzmann定律與目標物體的熱輻射或輻照度j ? {\displaystyle j{\star }}相關,比例常數σ,稱為 Stefan–Boltzmann 常數和物體的發射率 ε。

    j ? = ε σ T 4 {\displaystyle j{\star }=\varepsilon \sigma T{4}}

    該輸出用于從遠處推斷物體的溫度,而無需高溫計與物體進行熱接觸; 大多數其他溫度計(例如熱電偶和電阻溫度檢測器 (RTD))放置在與物體熱接觸的位置,并允許達到熱平衡

    氣體的高溫測量存在困難。 這些通常是通過使用細絲高溫計或煙灰高溫計來克服的。 這兩種技術都涉及與熱氣體接觸的小固體

    歷史

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    人們認為存在的最早的高溫計例子是倫敦科學博物館收藏的 Hindley 高溫計,它的歷史可以追溯到 1752 年,是為皇家收藏而制作的。 高溫計是一種眾所周知的儀器,數學家歐拉在 1760 年對其進行了詳細描述。

    陶藝家 Josiah Wedgwood 發明了一種不同類型的高溫計來測量他的窯爐中的溫度,它首先比較在已知溫度下燒制的粘土的顏色,但最終升級為測量粘土塊的收縮,這取決于窯爐溫度。 后來的例子使用了金屬棒的膨脹。

    在 1860 至 1870 年代,William 和 Werner Siemens 兄弟開發了一種鉑電阻溫度計,最初用于測量海底電纜的溫度,但隨后適用于測量高達 1000 C 的冶金溫度,因此被稱為高溫計。

    xxx個消失的絲高溫計由 L. Holborn 和 F. Kurlbaum 于 1901 年建造。該裝置在觀察者的眼睛和白熾物體之間有一根細電絲。 調整通過燈絲的電流,直到它的顏色(以及溫度)與物體相同,并且不再可見; 它經過校準,可以從電流中推斷出溫度。

    消失燈絲高溫計和其他同類產品(稱為亮度高溫計)返回的溫度取決于物體的發射率。 隨著亮度高溫計的更多使用,很明顯依賴發射率值的知識存在問題。 發現發射率會隨著表面粗糙度、體積和表面成分,甚至溫度本身而發生變化,而且通常會發生劇烈變化。

    為了解決這些困難,開發了比率或雙色高溫計。 他們依賴的事實是,如果將普朗克對兩個不同波長的強度的陳述分開,那么普朗克定律將溫度與各個波長發出的輻射強度聯系起來,就可以解決溫度問題。

    高溫計

    該解決方案假設兩個波長的發射率相同,并在除法中抵消。 這被稱為灰體假設。 比率高溫計本質上是一臺儀器中的兩個亮度高溫計。 比率高溫計的工作原理是在 1920 年代和 30 年代發展起來的,并于 1939 年上市銷售

    隨著比率高溫計的廣泛使用,許多材料(例如金屬)在兩個波長下的發射率并不相同。 對于這些材料,發射率不會抵消并且溫度測量有誤。 誤差量取決于進行測量的發射率和波長。 雙色比高溫計無法測量材料的發射率是否與波長有關。

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