為什么輻射溫度計(jì)有用？

首先，溫度到底是什么？
溫度是與物體中分子和原子的平均動(dòng)能成比例的量。換句話說，溫度是動(dòng)能強(qiáng)度的衡量標(biāo)準(zhǔn)；能量越強(qiáng)，溫度越高，能量越弱，溫度越低。

那么溫度是如何測(cè)量的呢？
溫度測(cè)量是通過將被測(cè)物體的熱量傳遞到溫度傳感器來進(jìn)行的。熱的運(yùn)動(dòng)有三種現(xiàn)象：（1）熱傳導(dǎo)，（2）熱輻射，（3）對(duì)流。
首先，①熱傳導(dǎo)是將振動(dòng)能量從熱物體傳遞到冷物體。測(cè)量氣溫的溫度計(jì)和測(cè)量體溫的溫度計(jì)，都是通過將周圍的空氣溫度和體溫傳導(dǎo)到溫度計(jì)上，達(dá)到與溫度計(jì)相同的溫度來讀取溫度的。稱為溫度傳感器的熱電偶等接觸式溫度計(jì)利用這種熱傳導(dǎo)來測(cè)量溫度。
②熱輻射是電磁波從熱物體向冷物體的運(yùn)動(dòng)。輻射溫度計(jì)利用熱輻射來測(cè)量溫度，與耳溫計(jì)一樣，它們捕獲從耳朵內(nèi)部發(fā)出的熱能并以非接觸方式測(cè)量溫度。
剩下的③對(duì)流是物體本身在空間溫度分布上的運(yùn)動(dòng)。對(duì)流不用于溫度測(cè)量，因?yàn)楹茈y在測(cè)量目標(biāo)和溫度傳感器之間建立靜止關(guān)系，而經(jīng)常使用前述的熱傳導(dǎo)和熱輻射。

熱輻射（紅外線）

熱輻射跨越紫外線、可見光和紅外線區(qū)域（圖 1）。熱輻射定律是由普朗克制定的（普朗克輻射定律）。
下圖（圖2）表明，首先，隨著物體溫度的升高，物體發(fā)出的熱輻射能量變強(qiáng)，其次，隨著物體溫度的升高，熱輻射能量的波長分布發(fā)生偏移到更短的波長。你可以看到它移到了一邊。

1. 可實(shí)現(xiàn)高速溫度測(cè)量
   當(dāng)被測(cè)物體與溫度傳感器物體接觸并發(fā)生熱傳導(dǎo)時(shí)，就會(huì)發(fā)生利用熱傳導(dǎo)的溫度測(cè)量，并且傳感器物體的溫度變得與傳感器即物體的溫度。通過檢測(cè)物體（傳感器）的屬性變化來確定溫度的方法，但由于熱容量的原因，需要一定的時(shí)間才能達(dá)到相同的溫度。相比之下，輻射溫度計(jì)可以實(shí)現(xiàn)高速溫度測(cè)量，因?yàn)闊彷椛湟怨馑賯鞑ァ?/span>

2. 可以實(shí)現(xiàn)非接觸式溫度測(cè)量
   非接觸式溫度測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)包括“遠(yuǎn)程測(cè)量"和“不會(huì)引起熱干擾的測(cè)量"。
   “遠(yuǎn)程測(cè)量"包括“遠(yuǎn)距離測(cè)量"，例如從地面測(cè)量云的溫度，“隔離測(cè)量"，例如通過窗戶測(cè)量爐內(nèi)的溫度，以及“移動(dòng)物體測(cè)量。"利用熱傳導(dǎo)的溫度計(jì)有時(shí)可用于測(cè)量高溫物體，這可能會(huì)導(dǎo)致傳感器部分熔化。
   另一方面，“不會(huì)引起熱干擾的測(cè)量"是指，對(duì)于利用熱傳導(dǎo)的溫度計(jì)，當(dāng)傳感器與測(cè)量對(duì)象接觸時(shí)，測(cè)量對(duì)象的溫度會(huì)發(fā)生變化（引起熱干擾的測(cè)量）。 ，輻射溫度計(jì)可以在不改變物體的情況下測(cè)量其溫度。因此，對(duì)于薄膜等<測(cè)量小熱容量物體>、<測(cè)量金屬的表面溫度>非常有效。

發(fā)射率

發(fā)射率是物體相對(duì)于散熱器發(fā)出的熱輻射的速率。發(fā)射最多輻射的理想物體的發(fā)射率為 1，稱為“輻射體"或“黑體"。本身不發(fā)射任何輻射但反射周圍環(huán)境熱輻射的物體，其發(fā)射率為0，稱為鏡面物體。常見物體的發(fā)射率在0到1之間。金屬的發(fā)射率存在測(cè)量波長越短則發(fā)射率越高、測(cè)量波長越長則發(fā)射率越低的傾向。即使對(duì)于相同的材料，如果表面粗糙，則發(fā)射率往往會(huì)更高，并且相同材料的發(fā)射率根據(jù)表面性質(zhì)而變化。另外，我在《熱輻射》中談到的普朗克輻射定律假設(shè)物體是黑體。

輻射溫度計(jì)的分類

• 能量強(qiáng)度型
  根據(jù)整個(gè)波長范圍內(nèi)的積分值計(jì)算溫度的能量強(qiáng)度型稱為“總輻射溫度計(jì)"（能量與熱力學(xué)溫度的四次方成正比的類型）。現(xiàn)實(shí)中，由于檢測(cè)元件和光學(xué)材料的波長選擇性等限制，很難測(cè)量整個(gè)波長范圍，因此需要限制有利于測(cè)量的測(cè)量波長，例如使用大氣窗口從某種程度上來說，這被稱為“寬帶輻射溫度計(jì)"。在能量強(qiáng)度類型中，根據(jù)單一波長的輻射能量強(qiáng)度測(cè)量溫度的類型稱為“單色溫度計(jì)"，根據(jù)相對(duì)較窄的波長范圍內(nèi)的輻射能量強(qiáng)度測(cè)量溫度的類型稱為“窄帶輻射溫度計(jì)"溫度計(jì)。"它被稱為。

• 
  在波長分布類型中，測(cè)量?jī)蓚€(gè)波長的輻射能并根據(jù)比率測(cè)量溫度的類型被稱為“雙色溫度計(jì)"，以捕獲波長分布 。

輻射溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)

輻射溫度計(jì)由捕獲光的“聚光系統(tǒng)"、將捕獲的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的“光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)"以及將轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)作為與溫度對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出的“電氣系統(tǒng)"組成。由三個(gè)要素組成。

定焦型/可動(dòng)焦點(diǎn)型

根據(jù)輻射溫度計(jì)與被測(cè)物體之間的距離來調(diào)整鏡頭焦點(diǎn)的類型稱為可動(dòng)焦點(diǎn)型，不需要調(diào)焦的類型稱為固定焦點(diǎn)型。

被測(cè)物體的尺寸和距離

通過檢查輻射溫度計(jì)與被測(cè)物體的距離以及被測(cè)物體的尺寸來選擇型號(hào)。與被測(cè)物體尺寸關(guān)系的指導(dǎo)原則是測(cè)量直徑的1.5倍以上。對(duì)于可移動(dòng)焦點(diǎn)式輻射溫度計(jì)，測(cè)量距離/測(cè)量直徑稱為距離系數(shù)，如果要在1000毫米的距離測(cè)量10毫米的尺寸，請(qǐng)選擇距離系數(shù)為100的輻射溫度計(jì)。可以使用 50、100、200 和 300 等距離系數(shù)。最小目標(biāo)尺寸約為2mm，如果想要更小，還可以使用近攝鏡頭。對(duì)于定焦輻射測(cè)溫儀，根據(jù)目標(biāo)尺寸與距離的關(guān)系圖選擇格式。

檢測(cè)元件

“光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)"將聚光系統(tǒng)（透鏡、鏡子、光纖）捕獲的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。該裝置被稱為“檢測(cè)元件"。檢測(cè)元件有兩種類型：光電型，利用元件的電特性直接響應(yīng)光信號(hào)而變化的事實(shí)；以及熱電型，接收光信號(hào)作為熱量并利用該熱變化。

在輻射測(cè)溫儀中，捕獲熱輻射的聚光透鏡（聚光系統(tǒng)）通常與主體（光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)+電氣系統(tǒng)）集成在一起，但聚光透鏡與主體分離，兩者之間通過光纖連接. 還提供光纖版本。光纖型具有以下優(yōu)點(diǎn)：前端可以做得很小，光路可以靈活彎曲，并且可以在不易受電磁感應(yīng)影響的防爆環(huán)境中使用。

缺乏遠(yuǎn)見

如果有障礙物進(jìn)入輻射溫度計(jì)的測(cè)量光路，熱輻射能量就會(huì)減少，導(dǎo)致讀數(shù)錯(cuò)誤。這稱為視野喪失。