光学高温计WGG2的原理

一、概述

　　光学高温计是一种非接触式的高温测量仪表，当测量温度高于热电偶使用上限及热电偶不适用或不可能装置的情况下，一般可用光学高温计来测量。目前，光学高温计被广泛地用来测量浇铸、轧钢、玻璃熔融、锻打、热处理等的温度，是治金、化工和机械等工业生产过程中不可缺少的高温测量仪表。

图一所示为WGG2型光学高温计外形图。

二、基本技术特性

　　WGG2型光学高温计能在环境温度10~50℃，相对温度不大于80%的情况下连续工作。

物镜与测量目标之间距离不小于700毫米

标尺长度不小于90毫米

净重约2公斤。

外形尺寸252毫米×140毫米×164毫米（图二）

三、作用原理　　光学高温计是利用受热物体的单色辐射强度随温度升高而增长的原理来进行高温测量的。对于黑体其单色辐射强度EOλ与温度的关系，可用普郎克公式表示。

　　EOλ= C1λ-5 （e2/λt─1）-1

　　式中：C1=37402×10-5尔格•.厘米.•秒-1

　　C2=1.34385厘米•OK

　　E=自然对数的底

　　T=黑体的温度（OK）

　　本光学高温计是采用亮度均衡法进行温度测量的。亦就是使被测物体成象于高温计灯泡的灯丝平面上，通过光学系统在一定波段（0.65μ）范围内比较灯丝与被测物体的表面亮度，调节滑线电阻。使灯丝的亮度与被测物体的亮度相均衡，此时灯丝轮廓就隐灭于被测物体的影象中（图七），并可由仪表示值直接读取被测物体的亮度温度。

　　本光学高温计是按黑体来进行温度刻度的。但被测物体往往是非黑体（其单色辐射黑度系数ελ＞1，ελ值大小是由各种物体的性质及其表面状态来决定的。所以在同一真实温度下的各种物体，由于他们的单色辐射黑度系数ελ不同，则由光学温度计测得亮度温度亦各不相同。为此，由光学高温计所测得的亮度温度必须用该物体的单色辐射黑度系数ελ修正后，才能求得该被测物体的真实温度。

四、仪表结构概述

　　WGG2型光学高温计由两个主要部分组成，光学系统与电测系统，如图三和图四所示。

1、物镜　2、吸收玻璃　3、高温计灯泡　4、皮带　5、目镜

6、红色滤光镜　7、目镜定位螺母 　8、零位调节器　9、滑线电阻盘

10、测量电表　11、刻度盘　12、干电池　13、按钮开关。

图三  WGG2型光学高温计结构图

1、光学系统　　它是由物镜1和目镜5（图三）所组成的望远系统。光学高温计灯泡3的灯丝置于系统中物镜成象部分。　　调节目镜5的位置，使用者可清晰地看到灯丝。调节物镜1的位置，能使被测物体清晰地成象在灯丝平面上。在目镜5与观察孔之间置有红色滤光片6，测量时移入视场，使所利用的光谱的有效波长λ约为0.65微米，从观察孔可同时看到被测物体与灯丝的象，从而能清晰地观察到灯丝的隐灭过程，在物镜1与灯泡3之间置有吸收玻璃2，当使用仪器第二量程时，转动吸收玻璃钮手，使吸收玻璃2移入视场中，用以减弱被测物体的亮度，目镜定位螺母7用于锁紧已经调节好的目镜筒位置。　　WGG2-323型光学温度计，由于其测量对象的温度很高，因此在物镜头上固定着一块吸收玻璃，用来减弱被测物体的亮度。在使用仪器第二量程时，仍需将吸收玻璃2移入视场。

　　　1、物镜。 2、吸收玻璃  3、高温计灯泡  4、目镜。　　　5、红色滤光镜  6、测量电表  7、滑线电阻  8、高量程吸收玻璃 　　　K．按钮开关。 E.干电池   R1、R2 、R3、R4、R5电阻

图四  WGG2型光学高温计原理图

2、电测系统：　　它是由高温计灯泡3，滑线电阻7，按钮开关K，电阻R等与两节1.5伏的干电池用若干导线联接而成，线路见图四。调节滑线电阻使灯丝亮度与被测物体的亮度相均衡。测量电表是6是磁电式直流电压表，用来测量灯丝在不同亮度时线路端的电压降，但指示值则以温度刻度表示，从而能由高温计的刻度盘上直接读取被测物的亮度温度。　　按钮开关K的装置是便于使用者在断续测量某些接近的温度值时，不必在每次测量后将滑线电阻盘转回到“0”的标志上，因而可以减少测量的调节时间及耗电量。

五、使用方法

1、使用前，首先检查仪表的指针是否指在“0”位上，如不在“0”位上，应旋转零位调节器8（图三）将指针调到零位。

2、把干电池放入手柄中，注意按：“+” “-”级性标志方向放置，光学高温计握持方法请参见图五和图六，箭头表示，按钮开关位置。

                          图五  左手握持方法                      图六  右手握持方法

3、 拨动目镜头部分的转动片，将红色滤光片6移入视场，按下按钮开关13，旋转滑线电阻盘9使灯丝发红，前后调节目镜到灯丝清晰为止。旋紧目镜定位螺母7，（参见图三）。

附注：323型属桥式线路，所以在接通仪表电路时，指针有倒走现象。

4、 瞄准被测物体，前后调节物镜内筒，使被测物体的象清晰可见为止。

5、 用WGG2-201型光学高计测量温度在700-900℃时，允许不加入红色滤光片，高于900℃时，即应将红色滤光片引入视场。而用WGG2-323型光学高温计测量时应将红色滤光片引入视场。

　　采用WGG2型光学高温计某量程进行测量时，均应将吸收玻璃旋钮拨向该量程所对应的位置，读数时，分别读取相应量程的温度刻度值。不同量程时吸收玻璃旋钮所对应位置，参见下表。

6、旋转滑线电阻盘，使流经灯丝的电流均匀地增大，调节灯丝亮度到灯丝顶部的象隐灭在被测物体的象中时。读取刻度盘上指示值。光学高温计灯泡灯丝的隐灭情况如图七所示

图七  调整亮度时灯丝隐灭情况

　　为了获得正确的读数，应该逐渐的调节高温计灯泡丝的电流，先自低而高，再自高而低，每次调整到灯丝隐灭时读出温度读数，然后取其二次读数平均值作为zui终读数。

7、 如前所述，光学高温计是按照黑体进行温度刻度的，但在实际使用时，大部分被测物体单色辐射黑度系数ελ均小于1 ，故用光学高温计测得的亮度温度S℃总是低于该物体的真实温度T℃需要按照附表2修正曲线加以修正。

8、 修正公式：　　真实温度T℃=光学高度计读数S℃+温度修正值△t℃

　　物体的真实温度T℃和其亮度温度S℃及单色辐射黑度系数ελ的关系式如下：

修正方法：　　根据被测对象，从附表1中查出其单色辐射黑度系数ελ。由高温计的zui终读数S℃，从曲线图的横坐标中查处其对应位置，再从纵坐标中查出对应与S℃及该物体的单色辐射黑度系数ελ时的温度修正值△t℃，由修正公式求得其真实温度T℃

六、维护和保养

1、光学高温计应经常保存在特制的箱子中避免灰尘侵入和机械损伤，如果光学高温计积满灰尘时，只能从仪表外面清洁，而不应任意将仪表拆开，在清洁透镜时应先用软毛刷把灰尘拂去，再用软布或脱脂棉花略略蘸些纯酒精或乙醚揩拭。注意勿使棉花钎维留在透镜上。

2、测量时应避免日光或强烈灯光直照射被测物体，以免造成测量误差。

3、观察者与被测物应保持一定的距离，防止测量时钢水或其他灼热物溅到物镜，以致损坏仪表或造成人身事故。

4、光学温度计长期存放不用时，应将高度计手柄内的干电池取出，防止损害仪表。

5、每隔六个月，仪表应在专用的校验设备上进行重新核对读数一下，并根据检定结果来确定仪表的修正值，在测量时应加以修正。

6、当滑线电阻盘向右旋转到尽头而仪表的指针达不到满刻度值，或读数逐渐下降时，说明干电池的容量不足，可以把手柄打开后予以更换。应注意电池的极性不可接反。

7、当使用日久，转动滑线电阻盘时，可能仪表指针有跳动或转动不灵等现象时，可拆下转盘用棉花蘸些汽油将内部揩拭清洁，并在转动部分涂以凡士林再行装好，以解除滑线电阻接触不良及灰尘阻碍转盘转动的影响。

附表1。有效波长λ=0.66微米时各种金属材料的单色辐射黑度系数（ε0.65μ） 

附表2，光学高温计读数修正曲线表