非接觸式溫度測量的理論和應用

對于小尺寸、不斷運動或者無法接近的物體、對于要求快速響應的動態過程,以及對于溫度小于1000?C (1832?F)的應用，非接觸式溫度測量是技術。要為具體應用選擇zui適合的非接觸式溫度測量設備，重要的是要了解溫度測量技術的基礎知識、溫度測量參數以及當前市售的各種測量系統的特點。

定義術語
溫度。溫度是物質中振動的原子和分子具有的動能的一種表現形式。動能可以通過各種間接現象來衡量：例如，體積或壓力的變化、電阻、電磁力、電子表面電荷或者電磁輻射的發射。zui常用的溫標是攝氏溫標和華氏溫標，它們分別把水的凝固點與沸點之間的差值分成100?和180?。

熱力學溫標以零度或開氏0度為起始溫度，在此溫度下，所有原子停止振動并且不會消耗任何動能。

0 K = -273.15?C = -459.67?F

紅外線輻射。紅外線是電磁波光譜中人眼可見光（藍色到紅色，0.4 ~.75 μm）以外的一部分光譜。紅外線波長為0.75μm ~ 1000 μm，微波波長（雷達波）是該范圍的起始波長。由于紅外線輻射主要由熱量產生，因此稱它為熱輻射。

對于輻射測溫法，只有部分紅外線光譜是重要的。該光譜通常劃分為多個“大氣窗區”，可提供穿透空氣中水汽的zui大無損透射：

0.7-1.3 μm; 1.4-1.8 μm; 2.0-2.5 μm;

3.2-4.3 μm; 4.8-5.3 μm; 8-14 μm

溫度計。大多數眾所周知的溫度計（例如玻璃水銀或玻璃酒精溫度計、熱電偶或者電阻式溫度計）必須和溫度源直接接觸。它們的可用測量范圍是–100°C ~ 1500°C。

輻射溫度計。這種非接觸式溫度計通過截取并測量物體發射的熱輻射來確定物體的表面溫度。

發射率。該特性確定的是與相同溫度的理想輻射體（黑體）發射的輻射量相比物體發射出的一部分輻射量。發射率部 分程度上取決于材料類型及材料的表面 狀況，其變化范圍從接近零（反射性極 強的鏡子）到幾乎達到1（黑體模擬器） 。發射率用來根據測量的亮度或光譜輻 射強度計算物體的真實溫度。由于物體的發射率也會隨波長變化，應該為具體 應用選擇其光譜響應與高發射區波段相 符的輻射溫度計。發射率值在多種材料 和光譜帶的資料中給出，或者也可以主 要根據經驗來確定發射率值。

亮度/單色高溫計。 這些設備測量并計 算截取的熱輻射的強度或亮度。強度或 更加廣泛地說光譜輻射在熱輻射光譜的 較窄波長帶內測量。波長帶的選擇取決 于溫度范圍以及待測量材料的類型。

zui古老的亮度高溫計 通過將發光物體與 紅熱的“隱滅式”燈絲比較，在波長為 0.65 μm 的可見光（紅色）光譜內比較 光學亮度。術語“單色”來源于用戶看 見的單個紅色窄波長帶。對于在紅外線 區測量溫度比較敏感的儀器也叫做光譜 輻射高溫計或者光譜輻射溫度計。