固定红外温度计的工作原理和黑体辐射定律

工作原理

在自然界中，所有温度高于绝对零度的物体都会不断向周围空间发射红外辐射能量。物体红外辐射能量的大小及其波长分布与其表面温度密切相关。因此，通过测量由物体本身辐射的红外能量，可以精确地测量物体的表面温度，这是红外辐射温度测量所基于的客观基础。

红外温度计由光学系统、光电探测器、信号放大器、信号处理、显示和输出等部分组成。光学系统收集目标视场中的红外辐射能量，视场的大小由温度计的光学部分及其位置决定。红外能量聚焦在光电探测器上，并转换成相应的电信号。信号经放大器和信号处理电路根据仪器内部治疗算法和目标发射率校正后，转换成被测目标的温度值。此外，还应考虑目标和温度计所处的环境条件(如温度、大气、污染、干扰等因素)对性能指标和校正方法的影响。

黑体辐射定律

黑体是理想化的辐射体，吸收所有波长的辐射能，没有能量的反射和透射，其表面发射率为1。需要指出的是，自然界中并没有真正的黑体，但是为了理解和获得红外辐射的分布规律，有必要在理论研究中选择一个合适的模型，这就是普朗克的体腔辐射量子振荡器模型，从而推导出黑体辐射的普朗克定律，即黑体的光谱辐射以波长表示，这是所有红外辐射理论的起点，因此被称为黑体辐射定律。

物体发射率对辐射测温的影响:自然界中几乎所有的实际物体都不是黑体。除了物体的辐射波长和温度之外，所有实际物体的辐射量也与物体的材料类型、制备方法、热处理、表面状态和环境条件有关。因此，为了将黑体辐射定律应用于所有实际物体，有必要引入与材料性质和表面状态相关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射接近黑体辐射，其值在零到小于1之间。根据辐射定律，只要材料的发射率已知，任何物体的红外辐射特性都是已知的。

影响发射率的主要因素是材料类型、表面粗糙度、物理化学结构和材料厚度。

当用红外辐射温度计测量目标的温度时，必须首先测量目标在其波段范围内的红外辐射量，然后用温度计计算待测目标的温度。单色温度计与波段内的辐射量成正比。双色温度计与两个波段的辐射比成正比。

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