光学高温计

optical pyrometer

　　 WGG2型光学高温计是非接触式测量高温的仪表，当被测量的温度高於热电偶所能使用的范围，以及热电偶不可能装置或不适宜装置的场所，用光学高温计一般可以满足这个要求。 光学高温计广泛地用来测量冶练、浇铸、轧钢、政璃熔害、锻打、热处理等温度，是冶金、化工和机械等工业生产过程中不可缺少的温度测量仪表之一。 光学高温计基于热物体光谱辐射亮度随温度升高而增长的原理制成的辐射测温仪表。它属于非接触式温度传感器。根据普朗克定律可确定,物体亮度L_λ与温度T呈现如下关系：

式中ε_λ为被测物体的光谱发射率,λ为波长，c₁和c₂分别为第一和第二辐射常数。通过测量亮度L_λ就可确定温度T。亮度的测量采用平衡法,即依靠人眼比较被测对象与一定温度的灯泡的亮度来确定被测对象的温度。通过调整灯丝电流，使灯丝在背景光的亮度下隐去，此时流过灯丝的电流就可作为测量的依据，可使灯丝的隐没电流与温度刻度相对应。在波长为λ的单色光辐射中，当温度为T的物体的亮度与温度为T_s的黑体的亮度相同时，黑体的温度T_s就称为该物体的亮度温度。实际物体的真实温度大于亮度温度，应采用修正方法改善被测对象的黑体辐射条件或测定光谱发射率ε_λ来求出真实温度。这种隐丝式光学高温计的特点是结构简单,使用方便,量程较宽，有较高的精度,一般用来测量700～3200℃范围浇铸、轧钢、锻压、热处理和玻璃熔融时的温度。但因靠人眼来进行比较和判断仍容易产生观测误差，而且仪表只有指示功能而不能自动记录。隐丝式光学高温计分为精密光学高温计和工业用光学高温计（见图）。为了克服隐丝式光学高温计的缺点，又在这种仪器的基础上发展了光电式高温计。它用光电敏感元件代替人眼判断辐射源和灯丝亮度的变化，并自动平衡亮度，可进行自动的连续测量。

光学高温计是非接触式测量高温的仪表，当被测量的温度高於热电偶所能使用的范围，以及热电偶不可能装置或不适宜装置的场所，用光学高温计一般可以满足这个要求。它广泛地用来测量冶炼、浇铸、轧钢、玻璃熔窖、锻打、热处理等温度，是冶金、化工和机械等工业生产过程中不可缺少的温度测量仪表之一.
光学高温计是非接触测试温度的装置，可测量的湿度范围为1000－3000F。它的工作原理是：使用简单的光学装置，类似于单目望远镜，对照要被测量热灯丝的背景测量温度。 一般说来，这种装置根本不需要用到电子学。它们是由一个变阻器，一个用于读取温度的模拟计量器和一个开关。为了便于携带，就需要用到C/D碱性电池给这个装置充电。

在光学高温计中使用PIC12C5XX有以下好处：
1.可采用PWM MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)控制电丝功率，延长电池寿命，一般可节省一半的能量消耗。
 2.可采用便宜的瞬间按钮代替变阻器
3.不需要使用开关。
4.当使用者突然离开这个装置时，可自动关闭电源，达到省电的目的。

要实现以上的功能只需有四个外部元器件，其中包括瞬间开关。PIC12C5XX的内部RC时钟和复位电路也非常适用于这个装置。以及PIC12C5XX所具备的内部输入上拉和引脚改变唤醒的功能对于这个应用也十分有用。

功能 不论是打开或者关闭这个键都会“唤醒”PIC单片机，打开这个装置。最后的一次的测量会保留住灯丝的功率。通过调整一个适当的值就可以增大或缩小功率。如果同时按下两个键保持一定的时间(8秒)，当放开这两个键的时候就会关闭这个装置。如果在2.5分钟之内不按下任何键，它也会自动关闭。在“关闭”状态下所得出的功率与电池内部自动释放相比，可忽略不计。

硬件示意图 硬件示意图如下所示。由于PIC单片机可在宽电压范围之下工作且模拟计量表可根据电丝读出准确的平均电压，因此不需要使用电压调整器。GP3弱上拉也对GP4和GRP5起作用。

光学高温计是根据物体单色辐射亮度随温度变化原理制成的非接触式温度测量仪表。根据普朗克公式，物体的单色辐射亮度与温度的函数关系为

式中c1和c2为常数；λ为单色辐射波长；T 为物体的温度。根据这一公式可知，波长选定以后，物体的单色辐射亮度只随其温度而变。工业中应用较广的光学高温计就是根据这一原理制成的。图中物镜将被测物体成象于高温计内参比灯的灯丝所在平面上。灯丝通电后发出一定的亮度，测温者通过目镜和红色滤光片观察灯丝与被测物体的单色辐射亮度，如亮度不同（图中a、c），即调节滑线电阻改变灯丝亮度，使灯丝与背景亮度相等（图中b）。这时的灯丝电流即代表被测温度。光学高温计的测量范围为700～3200℃，精确度为±1％。实验室用的光学高温计精确度可达±0.05％。还有一种利用光电元件来比较灯丝与被测物体单色辐射能的自动单色光电高温计，由于不用人来比较亮度，可减少人为误差。这种仪表主要供实验室中精密测量和作为标准之用。