第二章温度测量-非接触式测温 原理

第一章风速测量1.1风速测量风是空气流动时产生的一种自然现象。

空气流动有上下流动和左右流动，上下流动为垂直运动，也叫对流；左右流动为水平运动，也就是风。

风是一个矢量，用风向和风速表示。

地面风指离地平面10─12米高的风。

风向指风吹来的方向，一般用16个方位或360°表示。

以360°表示时，由北起按顺时针方向度量。

风速指单位时间内空气的水平位移，常以米/秒、公里/小时、海里/小时表示。

1.2 风杯风速计风杯风速计是最常见的一种风速计。

转杯式风速计最早由英国鲁宾孙发明，当时是四杯，后来改用三杯。

它由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向。

整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。

转速可以用电触点、测速发电机或光电计数器等记录。

图1.1 风杯风速计1.3 叶轮风速仪风速计的叶轮式探头的工作原理是基于把转动转换成电信号，先经过一个临近感应开头，对叶轮的转动进行“计数” 并产生一个脉冲系列，再经检测仪转换处理，即可得到转速值。

法国KIKO叶轮风速仪工作原理如图1.2所示。

叶轮的轴杆启动内含八个电磁极的原型磁铁，置于磁铁旁的双霍尔传感器感测到侧场中电磁极的转变信号。

传感器的信号转换为电子频率且和风速成正比，并感测旋转方向。

图1.2 KIMO原理1.4 热线风速计一根被电流加热的金属丝，流动的空气使它散热，利用散热速率和风速的平方根成线性关系，再通过电子线路线性化（以便于刻度和读数），即可制成热线风速计。

金属丝通常用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。

常用的丝直径为5μm，长为2 mm；最小的探头直径仅1μm，长为0.2 mm。

根据不同的用途，热线探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。

为了增加强度，有时用金属膜代替金属丝，通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属膜，称为热膜探头。

热线探头在使用前必须进行校准。

测温装置及其原理随着科技的不断发展，测温装置在各个领域的应用越来越广泛。

无论是工业生产过程中的温度监测，还是医学领域中的体温测量，测温装置都扮演着重要的角色。

本文将介绍常见的测温装置以及它们的工作原理。

一、接触式温度计接触式温度计是一种将测温装置直接接触待测物体来进行测温的装置。

最常见的接触式温度计是普通温度计和热电偶。

1. 普通温度计普通温度计是一种基于温度膨胀原理的测温装置。

它包含有一根长长的细玻璃管，内部装有一小段液体（通常是水银），并有刻度线标记。

当温度变化时，液体的体积也会发生变化，从而使液体的高度产生相应的变化。

通过读取刻度线，我们就能测量出所需的温度值。

2. 热电偶热电偶是一种利用热电效应进行测温的装置。

它由两种不同金属材料的导线组成，这两根导线的连接点被称为热电结。

当该结点处于温度差的环境中时，两根导线的电势差会发生变化。

通过测量这个电势差，我们可以得到温度值。

二、非接触式测温装置非接触式测温装置是一种无需直接接触物体而能测量其温度的装置。

常见的非接触式测温装置有红外测温仪和热像仪。

1. 红外测温仪红外测温仪是一种利用物体发出的红外辐射进行测温的装置。

物体的温度越高，发出的红外辐射也会越强。

红外测温仪通过接收物体发出的红外辐射，并将其转换为温度值，从而进行测温。

由于其非接触的特点，红外测温仪广泛应用于工业领域中的高温物体测量，如炉温监测、钢铁冶炼等。

2. 热像仪热像仪是一种能够实时显示物体表面温度分布的装置。

它利用红外辐射相机将物体的红外辐射图像转换为可见光图像，从而实现对物体温度的测量和分布的观察。

热像仪广泛应用于建筑、电力、环境监测等领域，可以用于识别隐蔽的温度异常，从而及时采取相应的措施。

三、测温装置的原理无论是接触式测温装置还是非接触式测温装置，其工作原理都基于物体的温度与其它可测量的物理量之间的关系。

接触式测温装置通过物体与温度计或热电偶的接触，利用热传导原理，测量物体的温度。

非接触式温度计的工作原理非接触式温度计是一种先进的测温工具，它能够在不接触测量目标物体的情况下，准确地测量物体的温度。

这种温度计广泛应用于医疗、工业生产以及家用电器等领域。

下面将详细介绍非接触式温度计的工作原理。

1. 红外线辐射测温原理：非接触式温度计通过利用物体的红外辐射来测量物体的温度。

根据斯特藩-波尔兹曼定律，这种红外辐射的强度与物体的温度成正比。

温度计接收到物体发出的红外线辐射后，经过特定的光学组件进行聚焦和收集，并转换为电信号。

2. 光电探测器：温度计内置了一种称为光电探测器的元件，它能够接收并转化光信号为电信号。

光电探测器的主要成分是半导体材料，通过与红外辐射相互作用，产生电荷并形成电流。

3. 红外传感器：非接触式温度计通常配备了一种称为红外传感器的装置，它能够探测环境中的红外辐射。

红外传感器常常是由红外探测元件和光电探测器组成。

红外辐射被物体发出后，会被红外传感器接收到。

4. 光学系统：非接触式温度计中的光学系统是至关重要的一部分。

这个系统主要包括透镜、滤光片和反射镜等。

透镜用于集中红外辐射，使其能够在红外探测元件上产生更大的信号。

滤光片的作用是选择性地通过红外辐射，并尽量阻止其他类型的光线干扰。

反射镜可将光线反射回红外传感器，提高仪器的测量精度。

5. 信号处理和显示：非接触式温度计通过信号处理和数字显示来输出温度测量结果。

信号处理部分负责对红外辐射信号进行放大、滤波和转换等处理。

经过处理后，信号被传输到数字显示屏上，以显示出物体的温度值。

非接触式温度计的工作原理可以总结为红外辐射测温原理、光电探测器、红外传感器、光学系统和信号处理及显示。

这种温度计具有测量速度快、无损伤、操作简便等优点，广泛应用于各个行业。

在医疗领域中，非接触式温度计可用于测量体表温度，如额头或耳朵温度，适用于接触传染风险较高的场合。

在工业生产过程中，非接触式温度计可用于测量高温物体或难以接触的物体的温度，为生产过程提供实时的温度监测数据。

测温系统的原理
测温系统是一种用于测量物体温度的设备。

其原理基于热力学定律，即物体的温度与其内部分子的热运动有关。

测温系统可以通过不同的方法来实现温度的测量，包括接触式和非接触式方法。

接触式测温系统通常使用热电偶或热敏电阻等传感器来测量物体表面的温度。

这些传感器与物体表面直接接触，通过测量传感器和环境之间的温差来计算出物体表面的温度。

其中，热电偶是一种由两种不同金属制成的导线组成的传感器，当两种金属处于不同温度时会产生电势差，从而实现温度测量；而热敏电阻则是一种随着温度变化而改变电阻值的元件。

非接触式测温系统则使用红外线或激光等技术来实现对物体表面温度的快速、准确、无损检测。

这些系统通过检测物体表面发射出来或反射回来的红外辐射或激光信号，并根据辐射信号的强度和波长来计算出物体表面的温度。

其中，红外线测温系统可以分为单点式和成像式两种，单点式适用于测量单个点的温度，而成像式则可以实现对整个物体表面温度的高精度、高速成像。

总之，测温系统的原理基于热力学定律，通过使用不同的传感器或技
术来实现对物体表面温度的测量。

这些系统在工业生产、医疗保健、环境监测等领域都有广泛应用。

非接触式温度传感器原理非接触式温度传感器是一种不接触被测物体而能测量其表面温度的传感器。

其基本原理是利用被测物体产生的红外线辐射量与其温度之间的关系实现温度的测量。

由于温度的单位为热力学温标上的K或C，这里以k作为温度单位。

当物体的温度高于绝对零度（0 K）时，它会发出红外辐射。

这种辐射是一种电磁波，其频率范围为1.5×10^11Hz至3×10^14 Hz。

在这个范围内的电磁波称为红外线，其波长为0.78µm到1000µm。

非接触式温度传感器通常利用被测物体表面发出的红外线辐射量测量其表面温度。

当这些红外线进入传感器时，它们通过一个光学组件（例如透镜或反射镜）被聚焦到一个热电偶上。

热电偶测量到的温度差异随着红外线的变化而变化，这使得传感器能够测量被测物体的表面温度。

非接触式温度传感器的一个重要优点是它与被测物体之间没有物理接触，从而避免了可能出现的干扰或损伤。

此外，其应用涉及出现温度不稳定或变幻的环境时，表现更为优秀。

然而，这些传感器的精度受到如下因素的影响：1. 被测物体的气体或污染物的存在会干扰传感器的测量。

2. 被测物体的表面可能受到反射光的干扰，从而干扰传感器的测量结果。

这是由光学学原理所决定的。

例如，深色物体可能吸收较多的红外光，而浅色物体则可能反射较多的红外光。

3. 温度的变化率可能会影响传感器的测量结果。

如果被测物体的温度变化较快，非接触式温度传感器可能无法快速响应，从而影响测量精度。

4. 传感器的分辨率可能影响其精度，高分辨率的传感器可以提供更高精度的温度测量结果。

在使用非接触式温度传感器进行测量时，需要考虑到如上的因素，以便得到最准确的温度测量结果。

非接触式测量技术的原理与应用引言在现代科技的发展中，测量技术在许多领域扮演着重要的角色。

传统的测量方式往往需要物理接触，导致测量结果的准确性受到一定限制。

然而，随着非接触式测量技术的应用，我们可以更精确地测量目标物体的各种参数。

本文将介绍非接触式测量技术的原理以及其在各个领域的应用。

一、原理1. 激光测距原理激光测距是一种常见的非接触式测量技术。

其原理是利用激光发射器发出的激光脉冲经过反射后返回激光接收器，根据光的传播速度和激光束的时间延迟来测量目标物体的距离。

通过统计多个激光脉冲的返回时间，并结合仪器的精确时间测量能力，可以实现高精度的距离测量。

2. 红外测温原理红外测温是一种基于热辐射的非接触式测量技术。

根据物体的温度不同，其表面会辐射出不同波长的红外辐射。

利用红外测温仪器可以接收并测量物体表面的红外辐射信号，并通过转换算法将其转化为相应的温度数值。

这种技术无需接触物体表面，可以实现快速、准确的温度测量。

3. 电磁感应原理电磁感应是一种利用变化磁场诱导电流的原理来实现非接触式测量的技术。

通过将感应线圈与目标物体的交互表面靠近，当目标物体移动或发生变化时，其所产生的磁场变化将导致感应线圈内产生电流。

通过测量这个电流的大小和方向，可以获得目标物体所产生的变化数据，如位移、速度等。

二、应用1. 工业制造中的应用非接触式测量技术在工业制造中有广泛的应用。

例如，在自动化生产线上，激光测距可以用于实时测量产品的尺寸，以确保产品质量的一致性。

红外测温技术则可用于对设备和机器的温度进行监测，及时发现异常情况并采取措施。

电磁感应技术常用于测量物体的位移、速度等参数，为生产线的监控和控制提供准确的数据支持。

2. 医疗诊断中的应用非接触式测量技术在医疗诊断领域也具有重要的应用价值。

例如，激光测距技术可以用于眼科检查中的眼压测量，无需接触眼球表面，减少了患者的不适感。

红外测温技术在体温测量中得到广泛应用，在传染病防控中发挥了重要作用。

非接触式测温仪原理
非接触式测温仪原理，也被称为红外测温仪，采用了红外线辐射测温技术。

其原理是基于物体的热辐射能量，通过测量物体发出的红外辐射来确定物体的表面温度。

红外线是一种电磁辐射，它的波长范围通常在0.7微米到1000微米之间。

根据物体的温度不同，它会发出不同强度和波长的红外辐射。

热辐射能量与物体的温度成正比，即温度升高，发射的辐射能量也会增加。

测温仪中的红外传感器可以探测到物体表面发出的红外辐射，并将其转化为电信号。

这个电信号经过处理后，可以得到物体表面的温度数值。

红外测温仪的工作原理与测量物体的距离有关。

通常，测温仪会使用一个镜头来聚焦红外辐射到一个感光元件上，如热电堆、热电阻或半导体器件。

感光元件接收到红外辐射后，会产生微弱的电信号。

测温仪会把这个电信号转换成温度数值，并在显示屏上显示出来。

非接触式测温仪的主要优点是它可以在不与物体接触的情况下，快速准确地测量物体的温度。

这使得它在许多应用领域中具有重要的作用，例如工业生产、医疗保健、食品安全等。

同时，红外测温仪的使用也更加方便和安全，可以避免了传统接触式测温方法可能带来的交叉感染或伤害的风险。

测温技术原理
测温技术原理是通过测量物体的温度来获取温度信息的一种技术。

常见的测温技术包括接触式和非接触式两种。

接触式测温技术主要通过物体与温度计之间的直接接触来进行温度测量。

常见的接触式温度计有普通温度计、热电偶和热敏电阻等。

普通温度计利用液体、气体或固体在温度变化时的物理性质改变而测得温度。

热电偶是利用不同金属的热电效应来测量温度的。

热敏电阻则是利用材料电阻随温度变化的特性来实现温度测量。

非接触式测温技术则是在不与物体直接接触的情况下，通过测量物体辐射出的热辐射来间接获得物体的表面温度。

常见的非接触式测温技术包括红外线测温和激光测温。

红外线测温主要是利用物体在热辐射中所发射的红外线信号，通过红外线温度传感器对红外辐射进行接收和解析，进而得到物体表面的温度信息。

激光测温则是利用激光束对物体进行扫描，通过物体反射回的激光信号的频率变化来计算出物体表面的温度。

无论是接触式还是非接触式的测温技术，其原理都是基于物体的温度与一定物理量的关系来进行测量。

通过选用合适的测温设备和方法，可以实现对不同物体、不同区域的温度进行精确和准确的测量。

这些测温技术在工业、医疗、环境监测等领域都有广泛的应用。

非接触式测温原理
非接触式测温原理是利用红外线探测器来测量目标物体表面的辐射热量，从而推算出物体的温度。

红外线是一种电磁波，具有具有与物体表面温度相关的辐射特性。

当红外线探测器接收到物体表面发出的红外辐射时，会根据辐射热量的强弱来计算物体的温度。

非接触式测温原理的核心是根据物体的辐射特性来测量温度，而无需直接接触物体。

这种测温方法非常实用，特别是在需要对高温或移动物体进行测温的情况下。

非接触式测温具有快速、准确、安全等优点，因此被广泛应用于工业控制、医疗、安防等领域。

在非接触式测温过程中，红外线探测器会收集物体表面发出的红外辐射，并将其转换成电信号。

然后，电子系统会对这些电信号进行处理，通过比较不同波段的红外辐射来计算出物体的温度。

常见的非接触式测温设备如红外测温枪、红外热像仪等，这些设备能够精确测量物体的温度，并将测得的数据显示在仪器上。

总结起来，非接触式测温原理利用物体表面发出的红外辐射来间接推算出物体的温度。

这种测温方法不需要直接接触物体，具有快速、准确、安全等优点，被广泛应用于各个领域。

非接触测温原理
非接触测温原理是利用物体发出的红外辐射来测量其表面温度的一种方法。

根据斯蒂芬-波尔兹曼定律，物体的辐射功率与
其表面温度的四次方成正比。

红外辐射是一种电磁波，具有较长的波长，能够穿透大气层并被热物体发射。

在非接触测温的过程中，热像仪或红外温度计被用来检测被测物体发出的红外辐射。

热像仪通过红外探测器将红外辐射转化为电信号，并经过处理得到测温结果。

而红外温度计则利用红外传感器测量被测物体发出的红外辐射能量，然后将其转化为温度值。

非接触测温原理的基本思想是，通过测量被测物体发出的红外辐射，得到其表面温度而无需接触物体表面。

这种测量方法具有许多优点，如非侵入性、高效率、精准度高等。

除了用于工业生产过程中的温度测量，非接触测温技术还广泛应用于医疗、环境监测、安防等领域。

非接触测温技术的应用领域广泛，但也存在一些限制。

例如，测温过程中需要考虑环境的干扰，如背景辐射和传感器自身的温度漂移等。

此外，测温精度可能会受到被测物体表面特性（如反射率、发射率）的影响。

因此，在进行非接触测温前需要对被测物体的特性进行准确的了解和校准。

总之，非接触测温原理是基于物体发出的红外辐射来测量其表面温度的一种方法。

它在许多应用场景中具有重要的意义，并
且随着技术的进步和应用的拓展，非接触测温技术将在更多领域发挥重要作用。