红外测温仪知识

红外测温仪的原理和使用

工作原理

一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小与波长和它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的基础。红外测温仪接收物体自身发射出的多种不可见红外能量，红外辐射只是电磁频谱的一部分，它包括无线电波、微波、可见光、紫外、Ｒ射线和Ｘ射线。红外位于可见光和无线电波之间，红外波长常用微米表示，波长范围为0.7微米－1000微米，实际上，0.7微米－14微米波带用于红外测温。

知道了红外测温仪是基于捕获物质表面发出的红外辐射波长来测量温度之后，就要研究物体表面红外辐射的特性。既引入一种自然界中不存在的理想辐射体——黑体。

黑体是一种理想的辐射体，没有能量的反射和透射，能吸收各种波长的辐射能。其表面的发射率为1，反射率为0.自然界中不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得物体红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择这样合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。

有了理想黑体的模型，我们就要根据模型来量化真实物体的辐射能量。真实物体的辐射能量在同温下和黑体的辐射能量之比。即物体的发射率。

自然界中存在的实际物体，都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、理化结构、以及表面粗糙程度和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和1的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。

红外测温仪的组成

红外线测温仪由光学系统、光电探测器(光信号转换为电信号)、激光瞄准、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器自身编程的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。直接显示在屏幕上。

决定精确测温的重要因素：

发射率、视场、光学分辨率

1.发射率：所有物体会反射、透过和发射能量，只有发射的能量能指示物体的温度。当红外测温仪测量表面温度时，仪器能接收到所有这三种能量。因此，所有红外测温仪必须调节为只读出发射的能量。测量误差通常由其它光源反射的红外能量引起的。有些红外测温仪可改变发射率，测量不同的物体可以通过调节其发射率来提高测量的精度。但赛轮采购的红外测温仪为低端产品，发射率不可调，

其预置为0.95的发射率。该发射率值是对于多数有机材料。（影响物体发射率的主要因素在于材料种类表面粗糙度理化结构和材料厚度.）

2.视场：视场就是测温仪测的那个面（能捕获到的光源范围）

3.光学分辨率：即测温仪探头到目标直径之比D:S(D：就是仪器里被测物的距离。S:就是被测面的直径）。如果测温仪远离目标，而目标又小，应选择高分辨率的测温仪。

注：红外测温仪是测一个面（圆形）的温度的，面的大小取决与你使用仪器的光学分辨率和仪器到物体的距离。

由于公司现在使用的都是北京雷泰MT系列的红外测温仪其光学分辨率是8:1 如下图所示：在不同距离处，可测的目标的有效直径D是不同的，因而在测量小目标时要注意目标距离。红外测温仪距离系数K的定义为：被测目标的距离L与被测目标的直径D之比，即K=L/D图是测温目标大小与测温距离的关系

如何选择红外测温仪测温

温度范围：所选仪器的温度范围与被测物体的温度范围相匹配。根据黑体辐射定律，在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化，因此，选用时应选短波的较好。

目标尺寸：测温时，被测目标应大于测温仪的视场，否则测量有误差。建议被测目标尺寸超过测温仪视场的50%为好。

光学分辨率(D：S)：应选择合适自己使用的分辨率的测温仪。

精确测量温度技巧

测量低发射率物体表面的温度，如铝或不锈钢油漆或氧化表面的表面温度，由于外表光亮，反射率大，会影响红外测温仪的读数，就要用一种胶带或平光黑漆涂于被测表面加以补偿。使胶带或漆达到与基底材料相同温度时，测量胶带或漆表面的温度，即为其真实温度。

在不同车间来回走动中测量要保证其测量精度，就要在新环境下稳定一段时间以达到温度平衡后在测量，最好将测温仪放在经常用的场所。

计量室

2011.5.16