[科普中国]-高温计

一般指不与高温物体接触，而是通过对它的辐射热量的测量，应用辐射公式推算出该物体 温度的一类仪器。

因可不必与被测物体接触，故可应用于极高温度的场合、运动热源以及不能接触或对人体和 仪器有害的热源温度的测量。1

术语简介测量较高温度的仪器。以光学高温计和辐射高温计两类最为重要。2

在光学高温计中，灯丝加热到标定的热度，与高热物体的颜色相比较，调整灯丝热度，使其颜色与高热物体相一致，灯丝的温度即为高热物体的温度。

在辐射高温计中，将来自物体的辐射集中在温差电堆（thermopile）上，根据其所截获的热辐射量产生相应的电压，再将电压换算为该物体的温度。

高温计是有两种形式：

1）一种用于测量熔池温度的装置，包括：耐火材料安装套筒以及光学高温计；

2）一般指测量温度高于 500℃所使用的温度计。常用的高温计有光学高温计、比色高温计及辐射高温计等。

此外，热电偶温度计也可以用来测量3000℃以下的高温。但因热电偶温度计的测量范围可低到－200℃，所以一般不把它归于高温计内。

隐丝式最常用的光学高温计是隐丝式光学高温计。

测量方法有两种：一是调节电阻R以改变灯丝亮度,当它与待测光源像的亮度相等时，灯丝在光源的像上消失,这时由电表G上读出物体的亮度温度；或用补偿法由电位差计测量电流的精确值，再通过计算求出亮度温度，后一方法适用于精密测量温度。

二是保持灯丝亮度为某一恒定值，旋转一块厚度随角度改变的吸收玻璃，当物体像的亮度与灯丝亮度相同，由吸收玻璃的转角可读取物体的亮度温度值。

光学高温计上的温度标示值可利用标准温度灯确定。标准温度灯如图1b所示，它可以复现900～2500℃范围内的亮度温度,也可以作光源。

利用隐丝式光学高温计可测出700～3000℃的温度。更换灯泡和物镜附加的吸收玻璃还可测更高的温度。

光电式另一种是光电高温计，它的基本原理与光学高温计相同。它们的主要差别是光电高温计用光电转换器件代替人眼比较亮度，因而测量结果不受人的主观因素的影响。有的光电高温计还采用光电倍增管作为转换器件,从而大大提高了仪器的灵敏度，并可以进行连续测量和自动记录。

有些光电高温计还采用干涉滤光片代替红色滤光片，从而提高了工作波长λ的精度。精密光电高温计已作为基准高温计使用，利用它复现“1968年国际实用温标”中高于1064.43℃的温度。

比色式又称比率高温计或双色高温计，是测量物体色温度的高温计。

当非黑体的两个确定波长λ1和λ2的光谱辐射度之比L(λ1)/L(λ2)等于某一温度下黑体的同样两个波长的光谱辐射度之比时，则黑体的温度就称为此非黑体的色温度。

比色高温计的测量范围为800～2 000℃，测量精度可接近量程上限的±1%。比色高温计的优点是测量的色温度值很接近真实温度。在有烟雾、灰尘或水蒸气等环境中使用时,由于这些媒质对λ1及λ2的光波吸收特性差别不大，所以由媒质吸收所引起的误差很小。

对于光谱发射率与波长无关的物体（灰体）可直接测出其真实温度。上述优点都是其他类型的光测高温计所没有的。色温度的温标是由亮度温度确定的，因而比色高温计的测量精度比光电高温计的差；但由于比色高温计使用方便，在冶金和其他工业中的应用仍较广泛。

辐射式原理根据热辐射的斯忒藩－玻耳兹曼定律制成的高温计。

辐射高温计有折射式和反射式两种。

折射式辐射高温计接受器通常用热电堆组成，热端收集辐射能，冷端为室温。测量时通过目镜瞄准待测的物体，使物体的像正好落在接受器的“+”形铂片上。

电表指示出接受器的温升，通常的分度标示为黑体辐射温度值Tp。这种高温计的主要缺点是：因物镜聚焦时有色差, 只能使一部分辐射能聚焦到接受器上而引起误差。

反射式高温计是利用凹面镜将辐射能量聚焦到接受器上而进行测量的。

结构与折射式高温计大致相同。这种高温计虽然避免了透镜存在色差所引起的误差，但因空腔敞开，灰尘容易进入腔内而需要更好地维护。

应用辐射高温计的测温范围及性能与光学高温计的相同。

辐射高温计的测量误差主要来源于：

①中间媒质（如大气等）的选择吸收作用，使达到接受器的辐射能量中红外部分损失较多；

②没有按规定的热源到高温计的距离进行测量（通常每种辐射高温计对于被观测面面积的直径与高温计透镜间的距离都规定了比值）；

③各种高温计中接受器的选择吸收特性不同，致使光谱发射率偏离选取值；④热电堆冷热端温度的改变、仪表的误差等。

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学