提高火焰温度测量精度的方法

    1  引言

    红外测温仪研制成功，开拓了非接触式测温的新领域。为了测量工业炉窑里火焰的温度，我们应用红外技术研制成功了火焰温度测量仪。为提高本仪器的测试精度，我们又作了许多工作。本文对影响火焰温度测量精度的几个问题进行了较深人的研究。

    2  火焰温度测量仪的基本原理

    火焰温度测量仪的基本原理是普朗克辐射定律。但在研制火焰温度测量仪时，首先必须研究火焰辐射的波长范围。大多数自然红外辐射所包含的波长为3.8户m的辐射量和波长为4.3卿的辐射量基本相同，太阳光和大多数人造光所包含的3.8拜m辐射量多于4.3脚的辐射量，而工业炉窑里火焰则产生大量波长为4.5娜的辐射。所以，研制火焰温度测量仪时，工作波段选为4.4拼m一4.6户m，在这个波段里，探测器能接收到的辐射功率为

式中:D/f‘—光学系统的相对孔径;

     t₀一大气传播系数;

     A—探测器的灵敏元面积;

     η—调制盘调制系数;

    将火焰温度测量仪接收到的辐射能量经过一定的电子线路处理后，就可把火焰的温度用记录仪记录或者用数字显示出来。

    3  提高仪器测量精度的几个关键

    3.1 接收元件的选择

    一般工业炉窑的工作环境都比较差，该仪器是用来测量工业炉窑里火焰的温度，因此，必须选用合适的光电转换元件。

    本仪器选用新型的热电探测器担酸铿(UTaO3，简写为LT)作为接收元件。这是一种交流器件，其频率为10一1201」么人射光必须经过调制它才能响应。担酸锉元件居里温度较高，探测率及响应率也较高。另外，它从紫外到红外响应平坦，输出信号与人射功率成正比，温度系数较小，化学稳定性较好。由于有这样一系列可贵的优点，所以我们选择它作为红外接收元件，尤其是在烧结炉周围这样的工作环境下，使用担酸铿元件是比较合适的，可以减少由接收元件产生的测量误差，提高测量的准确度。

    3.2 调制器的考虑

    在本火焰测温仪中，窄带滤光片放在调制片前面。为了提高探测灵敏度及稳定性，对探测器LT的接收信号进行了光调制，调制器采用2BK-602-A型斩波器的芯子改装而成，用JAS型石英晶体和CMOS与非门电路CO36组成石英钟振荡器，它是一个频率稳定的方波发生器。由于采用JAS型石英晶体，因此，它的频率偏差为士50 x 10 ^-6 Hz,再经过4000分频，在120 Hz时，其频率偏差为士12.5 x 10^-10 Hz式几乎.为零。在这一极窄的频带内，光调制频率及相敏解调频率既同步又十分稳定，保证了整个系统的精度和稳定性。