基于Christiansen波长的材料表面温度测量方法研究(2)
1.2 辐射测温的发展历程及测量方法 辐射测温技术[9]的作为非接触式温度测量方法，在近现代取得了飞速发展，其主要过程主要经历了以下三个阶段：隐丝式光学高温计[1]阶段；光电高温计阶段；以及光电精密测温阶段。 （1）隐丝式光学高温计 隐丝式光学高温计首次出现在十九世纪初，而且直到目前在某些高温测量领域仍然在继续被使用。隐丝式光学高温计的工作原理是在峰值波长为 650nm 并在尽可能小的光谱范围内，使被测目标与钨灯灯丝的亮度平衡，即灯丝消隐在目标中，通过电流的大小来间接计算被测物体的温度值。由于在测量时需要用人眼来比较亮度是否达到平衡，然后再手动调节灯丝电流大小，所以，这种测温方法存在较大的人为误差，而且这种方式在自动控制系统中很少能够得到应用。 （2）光电高温计 上世纪 60 年代中期，出现了用光电倍增管作为检测器的光电高温计。这种光电高温计是以光电倍增管来取代隐丝式光学高温计中利用人眼来比较亮度，因此具有较高的精度和灵敏度。而且此种方法不需要人的参与，可以有效减少人眼带来的主观误差。我国也曾用此种检测元件研制成比较式的基准光电比较仪及高温计式的标准光电高温计[2]。而且这种方法易于在自动控制领域得到应用。 （3）光电精密测温 到了二十世纪 70年代初， Witherell 和 Faulharber指出硅材料的光电探测器具有线性度高、稳定性好、灵敏度高、结构牢固、寿命长等优点，非常适用于精密光谱探测[3]。同时 Ruffino 在噪声和检测数据方面证明硅材料型光电二极管应用到高分辨率温度计的可能性[4]。目前，大多数的辐射测温仪都是基于光电精密测温技术原理制作而成的。其中光电探测器是光电精密测温技术中的最为关键的元件。最早期出现的光电元件大多为光电倍增管和光电管，这类电真空器件应用中都要要求几百伏到几千伏的高压，而且光谱响应都在可见光至近红外范围内。后来，重量轻、体积小的光电探测器陆续出现。而且在稳定性、灵敏度、光谱响应范围、通带宽度等方面都有很大的提高和改善，并很快在工程应用中占据了不可替代的位置。如光子探测器 InAs、InSb、Ge(Si)掺杂半导体、HgCdTe、PbSnTe，以及光敏电阻 PbS、PbTe等。热探测器中除热敏电阻外，发展了酞酸铝(PbTiO3)、铌酸锶钡(SBN)、硫酸乙氨酸(TGS)等热释电探测器。上述光子探测器和热探测器的响应波长已经延伸到中远红外区和远红外区，使得辐射测温仪的下限延伸到-50℃，甚至更低[4]。
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