第四章光电检测的方法及一般.ppt

由涂黑的金属或陶瓷等耐火材料做成，其一端开口，一端封闭。当将窥测管插入待测体中，并以测温系统的探头对准窥测管的开口处，则窥测管端的近似为黑体。若窥测管与待测体达到热平衡，则通过测量窥测管端底的辐射光通量即可测出待测体的温度。当然，这种方法在有些场合使用起来不方便，并且有可能干扰待测体的温度场。 背景光的影响。 被测物体周围若有太阳光、灯光或较热的热源时，应注意测温仪的置放位置，使仪器的视场内无待测体以外的直射或反射辐射能量，必要时可以在仪器上加上遮光罩，以减少背景辐射的影响。 3.光路中产生的影响。 当测温头与待测体距离较远时，大气中的水蒸气、二氧化碳及臭氧等会吸收红外辐射能。此外，空气中的灰尘微粒等会引起辐射能的散射，造成测量误差。因此，仪器选择的工作波段应尽量避开上述气体的吸收光谱。对于尘埃微粒的影响，可用净化空气吹去尘埃。若在光路中采用光导纤维，则可以缩短空气光路，减小上述因素的影响。 4. 辐射高温计的重要指标之一是视场角 根据图4-56所示，当物距 远大于焦距时，像距 近似等于系统的焦距 ，角度 为 式中 －探测器光敏面线度或直径。在 较小时 亦即 在用辐射式温度计进行测温时，必须保证待测体充满温度计的视场，亦即要求待测体的表面尺寸或直径D满足 否则将带来测量误差。 此外在测量应用中，辐射式温度计的放置位置应满足 若仪器本身的光学系统具有像距或焦距调整系统，则也可以通过调整像距或焦距来满足要求。 二、光电比色法 辐射式温度计中比较常见的检测方法除了上述亮度法以外，另一种为比色法。 比色法是通过滤色片来检测出待测物体在两个特点波长上的辐射能量，并取它们的比值来反映出待测物体的温度。 采用比色法的温度测量系统结构如图4-57所示。 和分别为待测体辐射能种波长为 和 的分量 = = 式中，、 分别为非黑体在波长为和处的黑度系数。 由微处理机系统求出这两个部分信号的比值得到 （4-20） 若已知绝对黑体在温度为 时在波长 为 和处的辐射能之比为 （4-21） 令式（4-20）和式（4-21）相等得 （4-22） 即 两边取对数得 整理得 （4-23） 若已知绝对黑体的比色值 / 和其温度的关系曲线及待测体的黑度系数 和 ，则可根据测得的比色值 / ，由微处理机系统计算出对应于绝对黑体的温 度值 ，再代入式（4-23）作修正，计算出 待测体的实际温度 ，并由数码管显示。 比色法与亮度方比较，主要有以下优点： ① 尽管待测体的和较难精确测得，但若待测体为灰体时，= 。 这样 = ，故毋需作式（4-23）的修正。对于非灰体的待测体，在 未知的情况下，可选择 比较接近的两个波长作为测量波长，或者将 和 选得比较接近，如选用 ，选用 ，这样就可以认为 ，即 。这样即使在 为未知，未作式（4-23）的修正时，测量值亦不会有较大的误差。 由于最后的输出结果只与两个波长上辐射能的比值有关，故测量结果基本上与测量距离、待测体辐射表面的大小、形状无关，并且也可以消除电路中介质吸收和反射带来的误差。 ③ 可以减小探测器增益变化及放大器放大倍数变化带来的误差，使系统有较高的测量精度。 辐射式测量的特点是非接触、响应快、测温上限高，故在工业生产中尤其是钢铁工业中有广泛的应用。 式中， 为光电探测器的输出电压； 为输出信号的最大值； 为光栅栅距； 为位移量。 若将探测器的输出信号经整形后计数，即可测出指示光栅相对于主光栅的位移量。显然，其位移分辨率取决于光栅的栅距。 莫尔条纹形成的原理 横向莫尔条纹的斜率 莫尔条纹间距 莫尔条纹的宽度BH由 光栅常数与光栅夹角决定 上一页 下一页 返 回 若将指示光栅与主光栅的刻线以角度 重叠，则形成的莫尔条纹与前面的情况有所不同，将在水平方向出现明暗相间的条纹，如图4-37所示。莫尔条纹的间距B与栅距 及夹角 之间有如下 可见，当 很小时，间距B将变得很大，因此，这种结