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红外线温度测量的理论基础

作为红外线温度测量基础的公式已经由来已久、确定无疑并且得到了充分论证。大多数IRT用户不大可能需要使用这些公式，但是了解这些公式就可以理解一些变量之间的相关性，可以解释前面的文字。下面是一些重要公式：

1. 基尔霍夫定律

物体达到热平衡时，吸收量将等于辐射量。

a = e

2. 斯蒂芬-玻尔兹曼定律

越热的物体放射出的红外线能量越多。

W = eoT4

3. 维恩位移定律

随着温度升高，放射出zui多能量的波长将变得更短。

λmax = 2.89 x 103mmK/T

4. 普朗克方程式

描述光谱发射率、温度与辐射能量之间的关系。

红外线温度计的设计与结构

基本红外线温度计(IRT)的设计包括以下部分：汇聚目标放射出能量的透镜；将能量转换成电信号的探测器、让IRT校准与被测目标的发射特性相符的发射率调整部件；以及环境温度补偿电路，该电路确保环境变化造成的IRT内部的温度变动不会传递到zui终输出。多年以来，大多数市售IRT遵循着这一概念。尽管这些IRT非常耐用并且足以满足当时的要求，但它们的应用非常有限，并且回顾过去大部分情况，它们的测量也不尽如人意。图4中说明了这一概念。称重传感器相关优势产品

PGD系列传感器连接件

GD系列传感器

现代IRT以这一概念为基础，但在技术方面更加复杂，从而拓宽了其应用范围。称重传感器主要差别在于使用了多种多样的探测器；红外线信号的选择性滤光；探测器输出信号的线性化和放大；提供：4~20mA、0~10Vdc等标准的zui终输出信号。图5为典型的现代IRT的示意图。

也许，红外线测温法zui重大的进展是引入了接收红外线信号的选择性滤光，由于可以使用更加灵敏的探测器，以及更加稳定的信号放大器，选择性滤光成为可能。早期的IRT需要较宽的红外线光谱带以获得可用的探测器输出，而现代IRT通常使用波长仅为1微米的光谱响应。由于常常需要透过瞄准通道上的某种气体或其它干涉物，或者实际中常需要获得对气体或其它物质的测量值而较宽的红外线能量却测不到的，对选择性的窄光谱响应的需求就出现了.

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根据上述信息，显而易见，在红外线温度测量中发射率是一个极其重要的因素。除非被测材料的发射率已知并且纳入到测量中，否则获得精确数据的可能性不大。以下是两种获得材料发射率的方法：a)参考公布的表格，以及b)将IRT测量值与使用热电偶或电阻式温度计同时测量所得的测量值进行比较，并调整发射率设置直到IRT的读数相同。幸运的是，IRT厂商和一些研究组织提供的公开数据数量庞大，因此很少有必要进行试验。作为经验之谈，大多数不透明的非金属材料有着很高而且稳定的发射率（在0.85 ~ 9.0范围内），大多数未氧化金属材料有着中低发射率（在0.2 ~ 0.5范围内），但金、银和铝是例外，它们的发射率大约在0.02 ~ 0.04范围内，很难用IRT测量它们的温度。

尽管总是有可能确定被测量基本材料的发射率，但对于发射率随温度变化的材料（例如大部分金属）以及硅和高纯度单晶体陶瓷等其它材料，情况会变得复杂。使用双色测温法可以解决存在这种现象的一些应用。

红外线测温法是一种成熟却又充满活力的技术，它赢得了很多行业和机构的尊重。对于许多温度测量应用，它是一种*的技术，而对于另一些应用，它也是*方法。在用户充分了解该技术、所有相关应用参数都得到适当考虑后，如果设备得到仔细认真的安装，通常应用将取得成功。仔细认真的安装指的是，确保传感器在其规定的环境限值范围内工作，确保已经采取充分的措施保持光学器件洁净并且没有障碍物。在选型过程中考虑厂商时的一个因素应该是保护性附件及安装附件的供货能力，以及这些附件对快速拆卸和更换传感器以便进行保养的支持程度。如果称重传感器遵循这些准则，在许多情况下，现代红外线温度计的工作可靠性将超出热电偶或电阻式温度计。