非接触式温度测量的理论和应用

对于小尺寸、不断运动或者无法接近的物体、对于要求快速响应的动态过程,以及对于温度小于1000?C (1832?F)的应用，非接触式温度测量是技术。要为具体应用选择zui适合的非接触式温度测量设备，重要的是要了解温度测量技术的基础知识、温度测量参数以及当前市售的各种测量系统的特点。

定义术语
温度。温度是物质中振动的原子和分子具有的动能的一种表现形式。动能可以通过各种间接现象来衡量：例如，体积或压力的变化、电阻、电磁力、电子表面电荷或者电磁辐射的发射。zui常用的温标是摄氏温标和华氏温标，它们分别把水的凝固点与沸点之间的差值分成100?和180?。

热力学温标以零度或开氏0度为起始温度，在此温度下，所有原子停止振动并且不会消耗任何动能。

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

红外线辐射。红外线是电磁波光谱中人眼可见光（蓝色到红色，0.4 ~.75 μm）以外的一部分光谱。红外线波长为0.75μm ~ 1000 μm，微波波长（雷达波）是该范围的起始波长。由于红外线辐射主要由热量产生，因此称它为热辐射。

对于辐射测温法，只有部分红外线光谱是重要的。该光谱通常划分为多个“大气窗区”，可提供穿透空气中水汽的zui大无损透射：

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

温度计。大多数众所周知的温度计（例如玻璃水银或玻璃酒精温度计、热电偶或者电阻式温度计）必须和温度源直接接触。它们的可用测量范围是–100°C ~ 1500°C。

辐射温度计。这种非接触式温度计通过截取并测量物体发射的热辐射来确定物体的表面温度。

发射率。该特性确定的是与相同温度的理想辐射体（黑体）发射的辐射量相比物体发射出的一部分辐射量。发射率部 分程度上取决于材料类型及材料的表面 状况，其变化范围从接近零（反射性极 强的镜子）到几乎达到1（黑体模拟器） 。发射率用来根据测量的亮度或光谱辐 射强度计算物体的真实温度。由于物体的发射率也会随波长变化，应该为具体 应用选择其光谱响应与高发射区波段相 符的辐射温度计。发射率值在多种材料 和光谱带的资料中给出，或者也可以主 要根据经验来确定发射率值。

亮度/单色高温计。 这些设备测量并计 算截取的热辐射的强度或亮度。强度或 更加广泛地说光谱辐射在热辐射光谱的 较窄波长带内测量。波长带的选择取决 于温度范围以及待测量材料的类型。

zui古老的亮度高温计 通过将发光物体与 红热的“隐灭式”灯丝比较，在波长为 0.65 μm 的可见光（红色）光谱内比较 光学亮度。术语“单色”来源于用户看 见的单个红色窄波长带。对于在红外线 区测量温度比较敏感的仪器也叫做光谱 辐射高温计或者光谱辐射温度计。