為什么輻射溫度計有用？

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(huà)說(shuō)，溫度是動(dòng)能強度的衡量標準；能量越強，溫度越高，能量越弱，溫度越低。

那么溫度是如何測量的呢？
溫度測量是通過(guò)將被測物體的熱量傳遞到溫度傳感器來(lái)進(jìn)行的。熱的運動(dòng)有三種現象：（1）熱傳導，（2）熱輻射，（3）對流。
首先，①熱傳導是將振動(dòng)能量從熱物體傳遞到冷物體。測量氣溫的溫度計和測量體溫的溫度計，都是通過(guò)將周?chē)目諝鉁囟群腕w溫傳導到溫度計上，達到與溫度計相同的溫度來(lái)讀取溫度的。稱(chēng)為溫度傳感器的熱電偶等接觸式溫度計利用這種熱傳導來(lái)測量溫度。
②熱輻射是電磁波從熱物體向冷物體的運動(dòng)。輻射溫度計利用熱輻射來(lái)測量溫度，與耳溫計一樣，它們捕獲從耳朵內部發(fā)出的熱能并以非接觸方式測量溫度。
剩下的③對流是物體本身在空間溫度分布上的運動(dòng)。對流不用于溫度測量，因為很難在測量目標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和熱輻射。

熱輻射（紅外線(xiàn)）

熱輻射跨越紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)區域（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(zhù)物體溫度的升高，物體發(fā)出的熱輻射能量變強，其次，隨著(zhù)物體溫度的升高，熱輻射能量的波長(cháng)分布發(fā)生偏移到更短的波長(cháng)。你可以看到它移到了一邊。

1. 可實(shí)現高速溫度測量
   當被測物體與溫度傳感器物體接觸并發(fā)生熱傳導時(shí)，就會(huì )發(fā)生利用熱傳導的溫度測量，并且傳感器物體的溫度變得與傳感器即物體的溫度。通過(guò)檢測物體（傳感器）的屬性變化來(lái)確定溫度的方法，但由于熱容量的原因，需要一定的時(shí)間才能達到相同的溫度。相比之下，輻射溫度計可以實(shí)現高速溫度測量，因為熱輻射以光速傳播。

2. 可以實(shí)現非接觸式溫度測量
   非接觸式溫度測量的優(yōu)點(diǎn)包括“遠程測量"和“不會(huì )引起熱干擾的測量"。
   “遠程測量"包括“遠距離測量"，例如從地面測量云的溫度，“隔離測量"，例如通過(guò)窗戶(hù)測量爐內的溫度，以及“移動(dòng)物體測量。"利用熱傳導的溫度計有時(shí)可用于測量高溫物體，這可能會(huì )導致傳感器部分熔化。
   另一方面，“不會(huì )引起熱干擾的測量"是指，對于利用熱傳導的溫度計，當傳感器與測量對象接觸時(shí)，測量對象的溫度會(huì )發(fā)生變化（引起熱干擾的測量）。 ，輻射溫度計可以在不改變物體的情況下測量其溫度。因此，對于薄膜等<測量小熱容量物體>、<測量金屬的表面溫度>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(chēng)為“輻射體"或“黑體"。本身不發(fā)射任何輻射但反射周?chē)h(huán)境熱輻射的物體，其發(fā)射率為0，稱(chēng)為鏡面物體。常見(jiàn)物體的發(fā)射率在0到1之間。金屬的發(fā)射率存在測量波長(cháng)越短則發(fā)射率越高、測量波長(cháng)越長(cháng)則發(fā)射率越低的傾向。即使對于相同的材料，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物體是黑體。

輻射溫度計的分類(lèi)

• 能量強度型
  根據整個(gè)波長(cháng)范圍內的積分值計算溫度的能量強度型稱(chēng)為“總輻射溫度計"（能量與熱力學(xué)溫度的四次方成正比的類(lèi)型）?，F實(shí)中，由于檢測元件和光學(xué)材料的波長(cháng)選擇性等限制，很難測量整個(gè)波長(cháng)范圍，因此需要限制有利于測量的測量波長(cháng)，例如使用大氣窗口從某種程度上來(lái)說(shuō)，這被稱(chēng)為“寬帶輻射溫度計"。在能量強度類(lèi)型中，根據單一波長(cháng)的輻射能量強度測量溫度的類(lèi)型稱(chēng)為“單色溫度計"，根據相對較窄的波長(cháng)范圍內的輻射能量強度測量溫度的類(lèi)型稱(chēng)為“窄帶輻射溫度計"溫度計。"它被稱(chēng)為。

• 
  在波長(cháng)分布類(lèi)型中，測量?jì)蓚€(gè)波長(cháng)的輻射能并根據比率測量溫度的類(lèi)型被稱(chēng)為“雙色溫度計"，以捕獲波長(cháng)分布 。

輻射溫度計的結構

輻射溫度計由捕獲光的“聚光系統"、將捕獲的光轉換為電信號的“光電轉換系統"以及將轉換后的電信號作為與溫度對應的信號輸出的“電氣系統"組成。由三個(gè)要素組成。

定焦型/可動(dòng)焦點(diǎn)型

根據輻射溫度計與被測物體之間的距離來(lái)調整鏡頭焦點(diǎn)的類(lèi)型稱(chēng)為可動(dòng)焦點(diǎn)型，不需要調焦的類(lèi)型稱(chēng)為固定焦點(diǎn)型。

被測物體的尺寸和距離

通過(guò)檢查輻射溫度計與被測物體的距離以及被測物體的尺寸來(lái)選擇型號。與被測物體尺寸關(guān)系的指導原則是測量直徑的1.5倍以上。對于可移動(dòng)焦點(diǎn)式輻射溫度計，測量距離/測量直徑稱(chēng)為距離系數，如果要在1000毫米的距離測量10毫米的尺寸，請選擇距離系數為100的輻射溫度計?？梢允褂?50、100、200 和 300 等距離系數。最小目標尺寸約為2mm，如果想要更小，還可以使用近攝鏡頭。對于定焦輻射測溫儀，根據目標尺寸與距離的關(guān)系圖選擇格式。

檢測元件

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

在輻射測溫儀中，捕獲熱輻射的聚光透鏡（聚光系統）通常與主體（光電轉換系統+電氣系統）集成在一起，但聚光透鏡與主體分離，兩者之間通過(guò)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影響的防爆環(huán)境中使用。

缺乏遠見(jiàn)

如果有障礙物進(jìn)入輻射溫度計的測量光路，熱輻射能量就會(huì )減少，導致讀數錯誤。這稱(chēng)為視野喪失。