红外测温仪示值的影响因素
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Key words ： infrared thermometer； radiation temperature； emissivity； blackbody
1 红外测温仪的原理
任何物体都在不断地辐射红外能量。红外测温仪
就是依据物体辐射的红外能量测定其温度的。红外测
温仪由光学系统、探测器、信号处理装置和显示屏构
在使用和校准 发 射 率 为 定 值 0. 95 的 红 外 测 温 仪 （ 工作波段为 8 ～ 14 μm） 时，测量结果 （ 示值） 的修 正值可参照表 2。
表2
示值修正值发/ ℃射率 温度
/℃
100
0. 96 0. 97 0. 98 0. 99 1. 00 － 0. 72 － 1. 44 － 2. 15 － 2. 87 － 3. 59
600
－ 4. 85 － 9. 71 － 14. 56 － 19. 42 － 24. 27
700
－ 5. 76 － 11. 52 － 17. 27 － 23. 03 － 28. 79
800
－ 6. 68 － 13. 36 － 20. 04 － 26. 72 － 33. 40
900
－ 7. 62 － 15. 24 － 22. 85 － 30. 47 － 38. 09
通过调节自身发射率与被测物体发射率一致而获得接
计测技术
计量、测试与校准 ·39·
近物体真实温度的示值。以下通过实例说明发射率的 600℃ ，用红外测温仪 （ Raytek 公 司，型 号 MX4 ） 测
设置对示值的影响。
量标准黑体在以上温度点的温度，固定测量距离为 115
用一等 S 型热电偶精确测量标准黑体 （ 发射率为 cm，在每一个温度点调节红外测温仪的发射率从 0. 90
1000
－ 8. 57 － 17. 14 － 25. 72 － 34. 29 － 42. 86
·40· 计量、测试与校准
2012 年第 32 卷第 5 期
2. 2 测量距离 在红外测温仪的说明书中经常提到的一个技术指
标是光学分辨力 （ D ∶ S） 。光学分辨力是指红外测温仪 和被测物体之间的距离与红外测温仪光斑直径的比率。 仪器根据光学设计的不同有不同的光学分辨力，一些 仪器在不同的测量距离处光学分辨力也不一样。
Abstract： According to the principle of infrared thermometer，this paper analyzes the main influencing factors of infrared thermometer by taking MX4 for example，and gives some suggestions on how to use and calibrate the infrared thermometer correctly.
因此，在使用和校准红外测温仪时，首先要注意 仪器的发射率是否可调。如果发射率可调 （ 如 Raytek 公司的 MX4、3I 系列等） ，应对照被测物体的发射率 值，调整仪器的发射率使之与被测物体的发射率一致，
这样才有可能得到较为准确的测量结果。如果仪器的 发 射 率 不 可 调， 为 定 值 0. 95 （ 如 FLUKE-62， RAYMT4U 等） ，应根据被测物体与仪器的发射率关系 对测量结果进行修正。修正原则是： 如果被测物体的 发射率高于 0. 95，修正值为负； 如果被测物体的发射 率低于 0. 95，修正值为正。
500
517. 1 513. 6 509. 7 506. 1 502. 6 499. 1 495. 6 492. 3 489. 0 485. 7 482. 4
600
622. 2 617. 5 612. 9 608. 3 603. 9 599. 6 595. 3 591. 1 587. 1 583. 1 579. 2
300
311. 4 309. 2 307. 0 304. 9 302. 9 300. 9 299. 0 297. 0 295. 0 293. 1 291. 2
400
413. 8 411. 0 408. 1 405. 4 402. 6 399. 9 397. 2 394. 7 392. 0 389. 5 387. 0
实验中所用热电偶和标准黑体均经上级机构检定 合格。由于热电偶的测量精度高于红外测温仪的测量 精度，因此，热电偶测量标准黑体的温度误差非常小， 在此例中可以忽略，认为标准黑体的温度即为真实温 度。分析表 1 数据，在 300，400，500，600℃ 时，红 外测温仪发射率设置在 0. 95 时，其示值最接近标准黑 体真实温度，但并不说明标准黑体的发射率为 0. 95； 在 150，200℃ 时，红外测温仪发射率设置在 0. 96 时， 其示值最接近标准黑体真实温度，但也不能说明标准 黑体的发射率为 0. 96。因为其他因素对红外测温仪的 示值也有影响，此处其他条件均固定不变，只考虑发 射率的因素，其他因素的影响可以看作一个系统误差。
·38· 计量、测试与校准
2012 年第 32 卷第 5 期
红外测温仪示值的影响因素
高原，胡蓉
（ 中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009）
摘 要： 根据红外测温仪的原理，结合红外测温仪的应用实例，分析了影响红外测温仪示值的主要因素，对
如何正确使用和校准红外测温仪给出了建议。
关键词： 红外测温仪； 辐射温度； 发射率； 黑体
200
－ 1. 51 － 3. 01 － 4. 52 － 6. 02 － 7. 53
300
－ 2. 30 － 4. 60 － 6. 89 － 9. 19 － 11. 49
400
－ 3. 12 － 6. 24 － 9. 36 － 12. 48 － 15. 60
500
－ 3. 97 － 7. 95 － 11. 92 － 15. 90 － 19. 87
曼常量，δ = （ 5. 67032 ± 0. 00071） × 10 －8 W / （ m2 ·
K4 ） ； T0 为实际物体的辐射温度 （ 绝对黑体的温度） ；
收稿日期： 2012 － 05 － 13； 收修改稿日期： 2012 － 06 － 21 作者简介： 高原 （ 1986 － ） ，女，河南洛阳人，助理工程师，从 事计量测试工作。
中图分类号： TH765. 2
文献标识码： B
文章编号： 1674 － 5795 （ 2012） 05 － 0038 － 03
Influencing Factors of Infrared Thermometer GAO Yuan ，HU Rong
（ China Airborne Missile Academy，Luoyang 471009，China）
T 为实际物体的真实温度。 式 （ 1） 中的 M 和 M0 是对所有波长 （ 全波段） 积
分得到的总辐射能。而红外测温仪的探测器通常只对 一小段波长范围响应 （ 称为工作波段或光谱范围，通 常为 8 ～ 14 μm，或 7 ～ 18 μm） ，所以尽管物体辐射的 是全波段的红外能量，但是被红外测温仪所接收的只 是探测器所响应那一部分。
从表 1 可以看出，红外测温仪的示值随其自身设 置的发射率变化而变化的趋势是： 在同一个温度点， 随着发射率设置值的增大，示值逐渐减小，发射率每 改变 0. 1，示值的变化量差别不大。
因此可得到以下结论： 假设当红外测温仪设置的 发射率与被测物体的发射率相同时，示值是被测物体 的真实温度，那么，当红外测温仪设置的发射率高于 被测物体的发射率时，示值会低于被测物体的真实温 度； 当红外测温仪设置的发射率低于被测物体的发射 率时，示值会高于被测物体的真实温度。
2 影响因素
2. 1 发射率的设置
由于物体的发射率总小于 1，通过辐射温度的定义
T0 = εT 可知，物体的辐射温度总小于真实温度。发射 率偏离 1 越多，辐射温度偏离真实温度越多。红外测
温仪虽然是通过物体的红外辐射来测量温度，测得的
却是物体的真实温度，这就引出了影响红外测温仪示
值的第一个主要因素： 发射率的设置。
400
390. 0 388. 8 387. 8 387. 0 386. 4 385. 4
500
486. 4 484. 8 483. 5 482. 4 481. 5 480. 5
600
584. 3 582. 3 580. 7 579. 2 577. 8 576. 8
同样，此 例 中 认 为 标 准 黑 体 的 温 度 为 真 实 温 度。 表中列出了红外测温仪在每个温度点不同距离处的示 值。可以看出，在发射率不变的情况下，在同一个温 度点，随着测量距离的增大，示值逐渐减小，随着测 量距离等距增大，示值的变化量有减小的趋势。示值 随测量距离增大而减小的趋势视红外测温仪对距离的 敏感程度而定。就笔者所接触的红外测温仪而言，一 般光学分辨力 （ D ∶ S） 较大的红外测温仪对距离的敏 感程度较低。在使用和校准红外测温仪时，在保证仪 器不被损坏 （ 高温，极端条件） 的情况下，测量距离
用一等 S 型热电偶精确测量标准黑体的温度，通 过温 控 仪 的 调 节 使 标 准 黑 体 稳 定 在 150，200，300， 400，500，600℃ 。用红外测温仪 （ Raytek 公司，型号 MX4） 测量标准黑体在以上温度点的温度，设置红外 测温仪的发射率为 1. 00，在每一个温度点调整测量距 离分别为 85，95，105，115，125，135 cm，测量结果 如表 3。
辐射温度的定义： 当实际物体的总辐射能与绝对
黑体的总辐射能相等时，绝对黑体的温度定义为实际 物体的辐射温度，上述定义的数字表达式是［1］
M = M0
（ 1）
εδT 4 = δT0 4
（ 2）
1
T0 = εT 4
（ 3）
式中： M 为实际物体的总辐射能； M0 为绝对黑体的总
来自百度文库
辐射能； ε 为实际物体的发射率； δ 为斯忒藩 － 波耳兹
表3
距离 / cm 真实
温度 示值 /℃
85
温度
/℃
95 105 115 125 135
150
147. 3 146. 8 146. 4 146. 1 145. 8 145. 5
200
196. 2 195. 6 195. 1 194. 7 194. 3 194. 0
300
293. 4 292. 6 291. 8 291. 2 290. 6 290. 1
在使用和校准红外测温仪时，测量距离的选择可 根据光学分辨力计算出光斑处直径，使光斑能够全部 落在被测物体表面，且被测物体的表面积大于光斑面 积的 1. 2 倍，同时保证红外测温仪的光轴垂直于被测 物体的表面，这样才有可能得到较为准确的结果。
即使满足上述条件，在不同的距离处，示值也会 有微小差异。以下通过实例说明测量距离的影响。
0. 93 153. 0
0. 94 151. 9
0. 95 151. 0
0. 96 149. 9
0. 97 148. 9
0. 98 0. 99 1. 00 148. 0 147. 0 146. 1
200
207. 9 206. 4 205. 0 203. 7 202. 4 201. 0 199. 7 198. 5 197. 2 196. 0 194. 7
0. 997，稳定性为 0. 1℃ / h） 的温度，通过温控仪的调 到 1. 00。测量结果如表 1。
节使 标 准 黑 体 稳 定 在 150， 200， 300， 400， 500，
表1
发射率
真实 温度
示值 /℃ 温度
/℃
150
0. 90 156. 1
0. 91 155. 1
0. 92 154. 0
成，物体辐射的红外能量由光学系统进入探测器，然
后经过信号处理装置的处理，最后在显示屏上显示被
测物体的温度。红外测温仪属于非接触式测量，与接
触式测量相比，它拥有快速、便捷、灵活、安全等特
点，可以测量一些接触式温度计不易到达的区域。然
而，受到一些因素的限制，红外测温仪的测温精度和
准确度很难和热电偶、铂电阻等接触式温度计相媲美。
在相同温度下实际物体与绝对黑体的辐射出射度 之比为实际物体的发射率，定义式为［2］
ε = M / M0
（ 4）
影响物体发射率的因素有很多，主要有温度、波
长、发射方向和材料表面物理特性等。不同的物体具
有不同的发射率，同一物体在条件改变时发射率也可
能会随之改变。红外测温仪的示值是通过计算得来的，
而发射率值是参与计算的一个重要参量，红外测温仪
1 红外测温仪的原理
任何物体都在不断地辐射红外能量。红外测温仪
就是依据物体辐射的红外能量测定其温度的。红外测
温仪由光学系统、探测器、信号处理装置和显示屏构
在使用和校准 发 射 率 为 定 值 0. 95 的 红 外 测 温 仪 （ 工作波段为 8 ～ 14 μm） 时，测量结果 （ 示值） 的修 正值可参照表 2。
表2
示值修正值发/ ℃射率 温度
/℃
100
0. 96 0. 97 0. 98 0. 99 1. 00 － 0. 72 － 1. 44 － 2. 15 － 2. 87 － 3. 59
600
－ 4. 85 － 9. 71 － 14. 56 － 19. 42 － 24. 27
700
－ 5. 76 － 11. 52 － 17. 27 － 23. 03 － 28. 79
800
－ 6. 68 － 13. 36 － 20. 04 － 26. 72 － 33. 40
900
－ 7. 62 － 15. 24 － 22. 85 － 30. 47 － 38. 09
通过调节自身发射率与被测物体发射率一致而获得接
计测技术
计量、测试与校准 ·39·
近物体真实温度的示值。以下通过实例说明发射率的 600℃ ，用红外测温仪 （ Raytek 公 司，型 号 MX4 ） 测
设置对示值的影响。
量标准黑体在以上温度点的温度，固定测量距离为 115
用一等 S 型热电偶精确测量标准黑体 （ 发射率为 cm，在每一个温度点调节红外测温仪的发射率从 0. 90
1000
－ 8. 57 － 17. 14 － 25. 72 － 34. 29 － 42. 86
·40· 计量、测试与校准
2012 年第 32 卷第 5 期
2. 2 测量距离 在红外测温仪的说明书中经常提到的一个技术指
标是光学分辨力 （ D ∶ S） 。光学分辨力是指红外测温仪 和被测物体之间的距离与红外测温仪光斑直径的比率。 仪器根据光学设计的不同有不同的光学分辨力，一些 仪器在不同的测量距离处光学分辨力也不一样。
Abstract： According to the principle of infrared thermometer，this paper analyzes the main influencing factors of infrared thermometer by taking MX4 for example，and gives some suggestions on how to use and calibrate the infrared thermometer correctly.
因此，在使用和校准红外测温仪时，首先要注意 仪器的发射率是否可调。如果发射率可调 （ 如 Raytek 公司的 MX4、3I 系列等） ，应对照被测物体的发射率 值，调整仪器的发射率使之与被测物体的发射率一致，
这样才有可能得到较为准确的测量结果。如果仪器的 发 射 率 不 可 调， 为 定 值 0. 95 （ 如 FLUKE-62， RAYMT4U 等） ，应根据被测物体与仪器的发射率关系 对测量结果进行修正。修正原则是： 如果被测物体的 发射率高于 0. 95，修正值为负； 如果被测物体的发射 率低于 0. 95，修正值为正。
500
517. 1 513. 6 509. 7 506. 1 502. 6 499. 1 495. 6 492. 3 489. 0 485. 7 482. 4
600
622. 2 617. 5 612. 9 608. 3 603. 9 599. 6 595. 3 591. 1 587. 1 583. 1 579. 2
300
311. 4 309. 2 307. 0 304. 9 302. 9 300. 9 299. 0 297. 0 295. 0 293. 1 291. 2
400
413. 8 411. 0 408. 1 405. 4 402. 6 399. 9 397. 2 394. 7 392. 0 389. 5 387. 0
实验中所用热电偶和标准黑体均经上级机构检定 合格。由于热电偶的测量精度高于红外测温仪的测量 精度，因此，热电偶测量标准黑体的温度误差非常小， 在此例中可以忽略，认为标准黑体的温度即为真实温 度。分析表 1 数据，在 300，400，500，600℃ 时，红 外测温仪发射率设置在 0. 95 时，其示值最接近标准黑 体真实温度，但并不说明标准黑体的发射率为 0. 95； 在 150，200℃ 时，红外测温仪发射率设置在 0. 96 时， 其示值最接近标准黑体真实温度，但也不能说明标准 黑体的发射率为 0. 96。因为其他因素对红外测温仪的 示值也有影响，此处其他条件均固定不变，只考虑发 射率的因素，其他因素的影响可以看作一个系统误差。
·38· 计量、测试与校准
2012 年第 32 卷第 5 期
红外测温仪示值的影响因素
高原，胡蓉
（ 中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009）
摘 要： 根据红外测温仪的原理，结合红外测温仪的应用实例，分析了影响红外测温仪示值的主要因素，对
如何正确使用和校准红外测温仪给出了建议。
关键词： 红外测温仪； 辐射温度； 发射率； 黑体
200
－ 1. 51 － 3. 01 － 4. 52 － 6. 02 － 7. 53
300
－ 2. 30 － 4. 60 － 6. 89 － 9. 19 － 11. 49
400
－ 3. 12 － 6. 24 － 9. 36 － 12. 48 － 15. 60
500
－ 3. 97 － 7. 95 － 11. 92 － 15. 90 － 19. 87
曼常量，δ = （ 5. 67032 ± 0. 00071） × 10 －8 W / （ m2 ·
K4 ） ； T0 为实际物体的辐射温度 （ 绝对黑体的温度） ；
收稿日期： 2012 － 05 － 13； 收修改稿日期： 2012 － 06 － 21 作者简介： 高原 （ 1986 － ） ，女，河南洛阳人，助理工程师，从 事计量测试工作。
中图分类号： TH765. 2
文献标识码： B
文章编号： 1674 － 5795 （ 2012） 05 － 0038 － 03
Influencing Factors of Infrared Thermometer GAO Yuan ，HU Rong
（ China Airborne Missile Academy，Luoyang 471009，China）
T 为实际物体的真实温度。 式 （ 1） 中的 M 和 M0 是对所有波长 （ 全波段） 积
分得到的总辐射能。而红外测温仪的探测器通常只对 一小段波长范围响应 （ 称为工作波段或光谱范围，通 常为 8 ～ 14 μm，或 7 ～ 18 μm） ，所以尽管物体辐射的 是全波段的红外能量，但是被红外测温仪所接收的只 是探测器所响应那一部分。
从表 1 可以看出，红外测温仪的示值随其自身设 置的发射率变化而变化的趋势是： 在同一个温度点， 随着发射率设置值的增大，示值逐渐减小，发射率每 改变 0. 1，示值的变化量差别不大。
因此可得到以下结论： 假设当红外测温仪设置的 发射率与被测物体的发射率相同时，示值是被测物体 的真实温度，那么，当红外测温仪设置的发射率高于 被测物体的发射率时，示值会低于被测物体的真实温 度； 当红外测温仪设置的发射率低于被测物体的发射 率时，示值会高于被测物体的真实温度。
2 影响因素
2. 1 发射率的设置
由于物体的发射率总小于 1，通过辐射温度的定义
T0 = εT 可知，物体的辐射温度总小于真实温度。发射 率偏离 1 越多，辐射温度偏离真实温度越多。红外测
温仪虽然是通过物体的红外辐射来测量温度，测得的
却是物体的真实温度，这就引出了影响红外测温仪示
值的第一个主要因素： 发射率的设置。
400
390. 0 388. 8 387. 8 387. 0 386. 4 385. 4
500
486. 4 484. 8 483. 5 482. 4 481. 5 480. 5
600
584. 3 582. 3 580. 7 579. 2 577. 8 576. 8
同样，此 例 中 认 为 标 准 黑 体 的 温 度 为 真 实 温 度。 表中列出了红外测温仪在每个温度点不同距离处的示 值。可以看出，在发射率不变的情况下，在同一个温 度点，随着测量距离的增大，示值逐渐减小，随着测 量距离等距增大，示值的变化量有减小的趋势。示值 随测量距离增大而减小的趋势视红外测温仪对距离的 敏感程度而定。就笔者所接触的红外测温仪而言，一 般光学分辨力 （ D ∶ S） 较大的红外测温仪对距离的敏 感程度较低。在使用和校准红外测温仪时，在保证仪 器不被损坏 （ 高温，极端条件） 的情况下，测量距离
用一等 S 型热电偶精确测量标准黑体的温度，通 过温 控 仪 的 调 节 使 标 准 黑 体 稳 定 在 150，200，300， 400，500，600℃ 。用红外测温仪 （ Raytek 公司，型号 MX4） 测量标准黑体在以上温度点的温度，设置红外 测温仪的发射率为 1. 00，在每一个温度点调整测量距 离分别为 85，95，105，115，125，135 cm，测量结果 如表 3。
辐射温度的定义： 当实际物体的总辐射能与绝对
黑体的总辐射能相等时，绝对黑体的温度定义为实际 物体的辐射温度，上述定义的数字表达式是［1］
M = M0
（ 1）
εδT 4 = δT0 4
（ 2）
1
T0 = εT 4
（ 3）
式中： M 为实际物体的总辐射能； M0 为绝对黑体的总
来自百度文库
辐射能； ε 为实际物体的发射率； δ 为斯忒藩 － 波耳兹
表3
距离 / cm 真实
温度 示值 /℃
85
温度
/℃
95 105 115 125 135
150
147. 3 146. 8 146. 4 146. 1 145. 8 145. 5
200
196. 2 195. 6 195. 1 194. 7 194. 3 194. 0
300
293. 4 292. 6 291. 8 291. 2 290. 6 290. 1
在使用和校准红外测温仪时，测量距离的选择可 根据光学分辨力计算出光斑处直径，使光斑能够全部 落在被测物体表面，且被测物体的表面积大于光斑面 积的 1. 2 倍，同时保证红外测温仪的光轴垂直于被测 物体的表面，这样才有可能得到较为准确的结果。
即使满足上述条件，在不同的距离处，示值也会 有微小差异。以下通过实例说明测量距离的影响。
0. 93 153. 0
0. 94 151. 9
0. 95 151. 0
0. 96 149. 9
0. 97 148. 9
0. 98 0. 99 1. 00 148. 0 147. 0 146. 1
200
207. 9 206. 4 205. 0 203. 7 202. 4 201. 0 199. 7 198. 5 197. 2 196. 0 194. 7
0. 997，稳定性为 0. 1℃ / h） 的温度，通过温控仪的调 到 1. 00。测量结果如表 1。
节使 标 准 黑 体 稳 定 在 150， 200， 300， 400， 500，
表1
发射率
真实 温度
示值 /℃ 温度
/℃
150
0. 90 156. 1
0. 91 155. 1
0. 92 154. 0
成，物体辐射的红外能量由光学系统进入探测器，然
后经过信号处理装置的处理，最后在显示屏上显示被
测物体的温度。红外测温仪属于非接触式测量，与接
触式测量相比，它拥有快速、便捷、灵活、安全等特
点，可以测量一些接触式温度计不易到达的区域。然
而，受到一些因素的限制，红外测温仪的测温精度和
准确度很难和热电偶、铂电阻等接触式温度计相媲美。
在相同温度下实际物体与绝对黑体的辐射出射度 之比为实际物体的发射率，定义式为［2］
ε = M / M0
（ 4）
影响物体发射率的因素有很多，主要有温度、波
长、发射方向和材料表面物理特性等。不同的物体具
有不同的发射率，同一物体在条件改变时发射率也可
能会随之改变。红外测温仪的示值是通过计算得来的，
而发射率值是参与计算的一个重要参量，红外测温仪