红外测温仪的分类原理和应用简述

1、红外测温仪的分类原理和应用简述为什么在我的应用中应当使用红外线高温计测量温度？在常规传感器无法使用的应用中，用户可以使用红外线高温计测量温度。具体来说，在测量运动物体（如滚轮、运动设备或测量温度。具体来说，在测量运动物体（如滚轮、运动设备或压）而需要进行非接触式测量的情况下、或者距离过远的情况下、或者待测量温度太高使热电偶或其它接触式传感器无法测量的情况下，都应该使用红外线高温计。在选择红外线高温计时，应当针对我的应用考虑哪些因素？有关任何红外线高温计的重要考虑因素均包括视场（目标的尺寸和距离）、待测量表面的类型（有关发射率的考虑因素）、光谱响应（对于大气效应或透射过表面）、温度范围和安装方式

2、（手持式或固定安装式）。其它考虑因素包括响应时间、环境、安装限制、观察孔或观察窗使用以及需要的信号处理。视场视场有何意义？为何视场很重要？视场指仪器工作的视场角，由仪器的光学器件决定。若要获得精确的温度读数，被测量目标应该占满仪器的视场。由于红外线器件确定视场内所有表面的平均温度，那么如果背景温度与物体温度不同，就会出现测量误差大多数通用指示器的焦距介于2060之间。焦距是最小测量光斑出现的点。例如，仪器的距离与光斑直径比为120:1，焦距为60，则60处的最小光斑直径为0.5。短焦仪器的焦距通常为0.112，而长焦仪器使用焦距可以达到大约50。许多长距离或小光斑直径的仪器还带有瞄准镜，以便改

3、善对焦。大多数仪器都有视场图，可帮助估算特定距离处的光斑直径。发射率什么是发射率，发射率如何与红外线温度测量联系起来？发射率定义为某个物体在给定温度下辐射的能量与理想辐射体或黑体在相同温度下辐射的能量之比率。黑体的发射率是1.0。或黑体在相同温度下辐射的能量之比率。黑体的发射率是1.0。所有发射率值都在0.01.0范围内。发射率（）是红外线温度测量中的一个主要却又不是无法控制发射率（）是红外线温度测量中的一个主要却又不是无法控制（T）。反射率衡量物体反射红外线能量的能力，而透射率衡量物体让红外线能量穿过或透射的能力。所有红外线能量必然被发射（E）（由于物体的温度）、透射（T）或者被反射（R）。

4、总能量，即发射率、透射率与反射率之和等于1:E+T+R=1.0红外线测量的理想表面是发射率为1.0的理想辐射体或黑体。然而，大多数物体并非理想辐射体，它们将反射和/或透射一部分能量。大般而般而部分仪器有能力对不同的发射率值以及对不同材料进行补偿。言，物体的发射率越高，使用红外线获得精确温度测量就越容易。发射率极低的物体（低于0.2）测量起来会非常困难。一些经过抛光的闪亮金属表面（例如铝）在红外线中反射性很强，以致于不能总是进行精确的温度测量。除了一些特殊应用（例如薄膜塑料）以外，通常反射率是比透射率更重要的考虑因素。大多数有机物质（木头、布料、塑料等）的反射率约为0.95。大部分粗糙表面或油漆

5、表面也有比较高的反射率值。确定反射率的五种方法为了确保精确的温度测量，有以下五种方法可确定材料的发射率：使用精密的传感器，将材料试样加热到一个已知温度，然后使用红外线仪器测量温度。接着，调整发射率值，强行让指示器显示正确温度。对于相对较低的温度（最高500F）,可以测量遮蔽胶带（发射率为0.95）接着，调整发射率值，强行让指示器显示材料的正确温度。对于高温测量，可以在物体上钻出一个孔（其深度至少为直径的6倍）该孔可以作为发射率为1.0的黑体。测量该孔内的温度，接着调整发射率，强行让指示器显示材料的正确温度。如果可以在材料或者材料的一部分喷涂，暗黑色漆的发射率约为1.0。测量漆的温度，接着调整发

6、射率，强行让指示器显示正确温度。提供有大多数材料的标准发射率值（参见第9091页）。可以把这些值输入仪器内，从而估算材料的发射率值。光谱响应什么是光谱响应？它对温度读数的影响程度如何？仪器的光谱响应是仪器涵盖的红外光谱的宽度。大部分普通仪器（适用于低于1000F的温度）使用814微米范围内的宽带滤光片。此范围是大多数测量的首选，因为在该范围内可以进行测量而不会受到大气干扰，大气干扰即大气温度影响仪器读数。一些仪器使用820微米的更宽滤光片，这些滤光片可用于近距离测量，但对于较长距离，它们是距离敏感的。对于一些特殊用途，可以选择极窄的波段。它们可用于更高的温度，可用于穿透大气、火焰和气体。典型的

7、低通滤光片在2.2或3.8微米波段。通常使用2.12.3微米滤光片测量高于1500F的温度。其它可使用的带宽如下，0.781.06微米用于测量高温，7.9或3.43微米用于有限度地穿透薄膜塑料，而3.8微米用于穿透纯净火焰几乎不受干扰。透过玻璃进行温度测量我想透过玻璃窗或石英玻璃窗测量温度，有哪些特殊考虑因素？红外能量透射过玻璃或石英是要考虑的一个重要因素。高温计必须有一个在某种程度上可透过玻璃的波长，这意味着它们只能用来测量高温。否则，仪表将会产生将玻璃温度与需要的目标温度平均起来而导致的测量误差。安装方式如何安装红外线高温计？高温计可以有两种类型，固定安装式或便携式。固定安装式高温计通常安

8、装在一个位置，对某个指定过程进行连续监测。它们通常使用市电电源，并且对准某一点。这类仪表的输出可以连接到本地或远程显示屏，同时还有可在另一显示屏显示或者用于控制回路的模拟输出。还提供有电池供电的便携式红外线枪；这些仪器拥有固定安装式仪器的全部功能，但通常没有用于控制的模拟输出。一般情况下，这些仪器用于维护、诊断、质量管理以及关键流程的随机测量。响应时间在选用和安装红外线测量系统时，还应该考虑什么？首先，仪表必须响应迅速，能够处理变化，从而实现精确的温度记录或控制。红外线热电偶的典型响应时间在0.11秒范围内。其次，仪器必须能够在环境温度的环境中工作。其它考虑因素包括物理安装限制、观察孔/观察窗

9、的使用（透过玻璃测量）以及为了生成进一步分析、显示或控制所需的输出而需要进行的信号处理。红外线测温法原理W.R.Barron,WilliamsonCorporation红外线测温法的原理是对精确监测系统进行详细说明的重要前提。遗憾的是，许多用户没有花时间来了解基本原理，因此他们会认为非接触式温度测量是不精确的。精确的温度测量可以分为两类：接触式和非接触式。接触式热电偶、RTD和温度计在温度测量应用中最为普遍。由于测量的是它们自身的温度因此它们必须接触目标，它们的响应相对较慢，但它们比较便宜。非接触式温度传感器测量目标发射的红外线能量，它们响应快，通常用来测量移动目标或间歇性目标，真空中的目标，

10、以及测量由于恶劣环境、结构限制或安全隐患而无法接近的目标。它们的成本较高，但在某些情况下，它们的成本与非接触式设备相当。红外线辐射由艾萨克牛顿爵士于1666年发现，他通过让白色光透过玻璃棱镜，将白色光束分解成彩虹的颜色，从阳光中分离出电磁能量。1800年，威廉赫歇尔爵士进一步测量了每种颜色的相对能量。他还发现了可见光以外的能量。20世纪初，普朗克、斯蒂芬、玻尔兹曼、维恩和基尔霍夫进一步确定了电磁波谱的活动，并且发展了用来确定红外线能量的定量数据和方程式。这项研究使人们有可能利用基本黑体辐射曲线（参见图1）确定红外线能量。从该图中可以得出，温度高于-273C的物体辐射出的能量数量与其温度的四次方

11、成比例。黑体辐射概念是红外线测量法的基础。然而，术语发射率为这些基本物理定律增加了变数。发射率衡量灰体（非黑体）放射出的热辐射量与相同温度的黑体的热辐射量之比。（灰体指在所有波长具有相同光谱发射率的物体；非灰体指发射率随波长而改变的物体，例如铝。）如在600F1200F温度范围内黑体发射的能量分布的曲线所示，主辐射位于0.5-14am的红外区，远离可见光区能量守恒定律说明辐射（吸收）的透射、反射和发射的系数之和必须等于1：t入I+r入+a入二1并且发射率等于吸收E入二a入因此：E入二1-t入-r入此发射率系数可以作为变量放入普朗克方程式中，描述相对于波长的物体表面特征。大多数被测物体是不透明的

12、，发射率系数可以简化成：E入二1-r入1玻璃、塑料和硅等材料是例外，但是通过选择适当的光谱滤光，可以在这些物体的不透明红外线区测量它们。通常，对于发射率误差会有很多混淆之处，但用户只需记住下面四条：红外线传感器不能辨别颜色，这是固有的。如果目标反光（例如镜子），请注意，您不仅仅按照需要的那样测量发射的辐射能量，而且还要测量反射的辐射能量。-如果可以看透目标，需要选择红外线滤光（例如，在5m波长时玻璃是不透明的）。10项应用中有9项不需要绝对温度测量。重复性和无漂移操作提供了严密的温度控制如果表面闪光，可手动或者自动进行发射率调整来校正发射率误差。对于大多数应用，这是一种简单的办法。在发射率变化

13、并且造成处理问题时，请考虑使用双波长或多波长辐射测量法解决发射率问题。设计元素红外线温度计有种类繁多的配置，包括光学器件、电子器件、技术、尺寸和保护性壳体。但它们都具有一系列红外线能量接收组件和电子信号输出组件。基本组件系列包括汇聚光学器件、镜头和/或光纤、光谱滤光以及探测器作为前端。动态处理有多种形式，但是可以总结为放大、热稳定性、线性化以及信号调节。普通窗户玻璃在短波长范围内适红外线测温法原理（续）用，石英适用于中波范围，错或硫化锌适用于814am波长范围。光纤可用于0.55.0卩0波长区。从应用的观点看，光学器件的主要特征是视场（FOV），即在指定距离处目标尺寸是多少？例如，在一种普遍采

14、用的透镜系统中，15英寸工作距离处目标直径为1英寸。根据平方反比定律，通过将距离加倍（30英寸），目标区域理论上也加倍（直径为2英寸）。目标尺寸（测量区域）的实际定义将因供应商而异，并且取决于价格。其它光学配置从适用于近距离精密测量的小光斑器件（直径0.030英寸）到适合远距离瞄准的远距离光学器件（距离30英尺时直径为3英寸），不一而足。注意，如果目标占满视场（FOV）,工作距离就不应影响精度，这一点很重要。在一种视场（FOV）测量技术中，可变因素是信号损失和直径。一条严格的规则是能量减少量为1%，但可以在一半功率或63.2%功率时提供一些数据。对准（瞄准）是另一个光学方面的因素。许多传感器没

15、有这种功能；透镜对准表面，测量表面温度。这种结构可用于不需要高精度的大目标，例如卷筒纸。对于使用小光斑光学器件的小目标，以及对于在远距离监测中使用的远距离光学器件，提供有目视瞄准、瞄准灯和激光瞄准。选择性光谱滤光通常将短波滤光片用于高温应用（大于1000F）,将长波滤光片用于低温测量（-50F）。很明显，这与黑体能量分布曲线拟合，并且还有一些技术方面的优势。例如，高温/短波使用热稳定性极强的硅探测器，而且短波设计最大限度减小了发射率变动造成的温度误差。其它选择性滤光用于塑料薄膜（3.43卩岳口7.9卩m、玻璃（5.1卩m）和火焰不敏感区（3.8卩。多种多样的探测器的选择是为了来最大限度利用传感

16、器的灵敏度。如图2中所示，PbS灵敏度最高，热电堆灵敏度最低。大部分探测器是光伏型（在通电时输出电压）或光导型（在激励时改变电阻）。这些探测器响应迅速、灵敏度高的代价就是热漂移，可以通过多种方法解决热漂移，包括温度补偿（热敏电阻）电路、温度调节、自动校零电路、斩波（AC和DC输出）以及等温保护。可提供不同程度的无漂移操作，无漂移操作取决于设备价格。在红外线温度计的电子设备组件内，探测器的大约100-1000V的非线性输出信号得到处理。信号被放大1000倍，并经过调节和线性化处理，最终输出的是线性mV或mA信号。趋向于提供420mA输出，以便将环境电噪声干扰降到最小。若要优化红外线感应系统的响应

17、，必须考虑探测器的光谱响应和调制特征这种信号可以转变成RS232信号，或者提供给PID控制器、远程显示屏或记录器。其它信号调节选项包括通/断报警、适用于间歇目标的可调峰值保持功能、可调响应时间和/或采样保持电路。红外线温度计的平均响应时间大约为300ms,但是可以使用硅探测器获得大约10ms的信号输出。现实中，很多仪器都拥有可调节响应功能,可对接收的噪声信号进行衰减,并且可对灵敏度进行现场调节。并非总是必须提供最快的响应。但是有一些涉及感应加热以及其它类型的应用,它们要求大约10-50ms的响应时间,可通过红外线测温法获得。单波长测温法基本单波长设计用于测量表面在规定波长所发射的总能量。配置包

18、括带简单远程仪表的手持式探头、可同时查看目标和温度的复杂便携式设备,以及记忆和/或打印输出功能,不一而足。在线固定安装式传感器从配备远程电子设备（OEM设计）的简单小型探测器到拥有远程PID控制的坚固耐用设备不等。纤维光学器件、激光瞄准、水冷、CRT显示器和扫描系统也包括在用于过程监控和控制应用的选件中。在尺寸、性能、耐用差异过程传感器配置、红外线光谱滤光、温度范围、光学器件、响应时间和目标发射率是重要的设计元素，它们影响性能，必须在选型过程中仔细考虑。传感器配置可以是简单的便携式，或两线制变送器，还可以是复杂的加固型感应装置或扫描设备。目视瞄准、激光瞄准、无瞄准、光纤、水冷、输出信号及远程显

19、示可以笼统地代表各种不同可选功能。这在某种程度上存在主观性，需要进行设计审查。多数情况下，如果是简单应用，例如测量卷筒纸温度，简单的低成本传感器就可以应付了；如果是复杂应用，例如在真空室内测量或者测量小目标，则更先进的传感器将是更好的选择。红外线光谱响应和温度范围的选择与具体应用有关。短波适合高温测量，长波适合低温测量，这符合黑体能量分布曲线。如果涉及透明目标，例如塑料和玻璃，则需要使用选择性窄带滤光。例如，聚乙烯塑料的CH吸收光谱带为3.43卩m在此范围内聚乙烯塑料是不透明的。通过在该范围内滤光，发射率因素得以简化。同样，大多数玻璃类材料在4.6an光谱带时变得不透明，在5.1范围内进行窄带

20、滤光就可以精确地测量玻璃表面温度。另一方面，要透过玻璃窗观察，在1-4m区域被滤光的传感器允许您透过玻璃窗测量真空室和压力室温度。在测量这类舱室温度时，另一个选择是使用带有真空衬套或压力衬套的光纤电缆。光学特征和响应时间是两个传感器特征，在允许15英寸处标准视场约为1英寸以及响应时间小于1秒就足够了的多数应用中，它们都不是问题。然而，如果应用要求测量小目标或者快速移动的间歇性目标，可以使用小光斑（直径0.125英寸）和超小光斑（直径0.030英寸）器件，但价格昂贵。同样，远距离瞄准（距离目标101000英尺）时也需要进行光学调整，因为标准视场（FOV）将变得过大。在一些情况下，双波长辐射测量法

21、可用于这类应用，例如，接线和远距离瞄准。采用光纤前端，可以不必再在恶劣环境中使用电子元件、消除了电噪声并且解决了目标接近问题，因而增加了设计灵活性。它是一种吸引人的设计工具，有助于解决一些特别的应用问题。大多数传感器具有可调响应时间，范围为0.25.0秒，一般设置在此范围的中段。快速响应会受到应用中噪声的干扰，而慢速响应则影响灵敏度。感应加热需要快速响应，传送带或卷筒纸监测需要慢速响应以减少应用中的干扰。快速响应型传感器需要使用快速响应型控制器、可控硅电源组件及其它调节器。可以通过下面的方程式确定综合系统其中：T=总响应时间t1,t2=回路中的各个部分考虑到时间要素，有以下两种过程动态：稳态变

22、化，其中涉及由于过程是动态的而需要严格温度控制的快速运动产品，例如，电线的感应加热。阶跃变化或斜坡响应，与对分批式生产过程中的产品进行极快速加热有关，例如硅片的加温退火。在这些动态应用中，系统响应性和传感器视场（FOV是关键参数。很多情况下，被测目标的发射率并不是重要因素。正确选择窄带光谱滤光后，大多数材料的发射率都恒定在0.900.05范围内。如果将发射率设定在0.93m传感器将倾向于在绝对温度的5或10范围内读取温度。这种应用误差指大约1%或2%的精度变动，然而在现实的红外线测温法中，重复性对于控制至关重要。例如，如果某个产品加热到410F,传感器读数是400F,并且传感器读数在39041

23、0F之间时您生产出的是优质产品，请使用400作为设定值进行控制。在大多数应用中，无需NIST校准标准即可生产出优质产品。如果应用需要精确的绝对温度测量和记录，可以根据相关NIST标准校准和认证仪器。另外，需要彻底确定表面发射率仪器。另外，需要彻底确定表面发射率闪亮的滚筒的温度，首先建议测量在闪亮的滚筒上通过的产品。其次，可以使用静态测试条件在传感器上进行发射率调整，以便确定适当设置。再次，双波长测温法也是一种切实可靠的选择。单波长红外线测温法指在数千种应用中使用的种类繁多却又简单的一种选择技术，在这些应用中，产品温度控制对生产出一贯高质量产品至关重要。双波长测温法对于绝对精度是关键所在的更复杂

24、应用，并且在这些应用中产品正经历物理或化学变化，应该考虑使用双波长或多波长测温法。自从20世纪50年代初，比值辐射计的概念就已经存在，但是最近的设计和硬件改进提高了性能、提供了低温功能并且降低了成本。双波长（比值）测温法涉及测量两种不同波长（光谱带）区域发射的光谱能量。如果在两种波长区域发射率值相同，则可以直接从仪器中读取目标温度。当视场（FOV）的一部分被相对低温的物体遮蔽时（例如瞄准通道上有灰尘、金属网和灰色透明窗口），这类仪器也可以指示目标的正确温度。这种设计的理论非常浅显易懂，可以用下面的方程式来说明。在这些方程式中，我们使用普朗克方程式计算一个波长区域的能量，然后求出其与另一波长区域

25、能量的比值。其中：R=光谱辐射比Tr=表面的比值温度e入二光谱发射率在此过程中，如果两种波长处的发射率相等（灰体条件），发射率因子消去了方程式，我们发现比值与温度成正比。通过利用一小段黑体能量分布曲线并且测量不同发射率下的比值，也可以从图形中得到同一概念（参见图3）使用0.7m和0.8m光谱段作为窄带滤光片，在最低到0.1的发射率范围内，比值因子恒定在1.428。同样，任何其它本质上的灰度变化将不影响双波长温度计计算的温度。这些变化包括目标尺寸的变化，例如其直径在测量过程中发生变化的电线或熔化的玻璃流。即便目标比温度计的视场小，这些变化也不影响温度计测量的温度。例如，假定黑体目标仅占据温度计视

26、场的一半，辐射度减少了50%，这种分析不变。另一个示例是目标为烟雾或灰尘所遮蔽或者隔窗（真空室的隔窗）变得模糊不清的情况。只要被遮蔽介质在其辐射衰减过程中没有光谱选择性，至少在温度计使用的波长区域，分析一直是相同的。双波长辐射计测得的温度始终不受影响。红外线测温法原理（续）然而，始终有一些我们必须要认识到的限制。双波长对于铝等非灰体不起作用；它很难透过非灰玻璃窗或已加热的耐热玻璃；并且通常在背景比目标更热时，它往往测量背景温度。图3:双波长系统通过计算目标在两个相邻波段（例如0.7m和0.8m内发射的辐射能量之比值自动消除测量误差作为一种简单、独特的传感器，双波长温度计在行业与研究中应用广泛，

27、它可以减少与灰体表面有关的应用误差。图4列举了多种产品的总发射率的示例，这些产品具有与温度有关的变化发射率。例如，大多数用户认为石墨的发射率很高而且恒定不变。然而，实际情况是在环境温度到2000F范围之内，石墨的发射率在0.40.65之间变化。要获得精确的产品温度测量和控制，在高温下处理这些种类的灰体材料时，应该使用双波长温度计。还有可用于非灰体材料的多波长温度计，这些材料的发射率因波长而异。在这些应用中，要对与发射率、波长、温度有表面化学有关产品的表面特点进行深入详细的分析。利用这些数据，可以生成使不同波长的光谱辐射与温度相关的算法。许多材料都有着随温度而变化的发射率级别。我们在此处比较了一

28、些最常用的材料总结中概述了基本应用元素。待测量目标的表面是主要着眼点。在选择仪器时，用户必须考虑目标尺寸、温度限值、发射率、过程动态（因为它们与视场有关）、光谱响应以及响应时间。为了选择最适合该应用的仪器，对周围环境（例如火焰、红外线加热器、感应线圈和气氛（灰尘、脏污的窗户、火焰、过热）的特征进行描述也很重要。图5：选择非接触式温度测量仪器时，必须要考虑不仅仅是目标及其发射率，还要考虑周围环境以及中间间隔的空气就性能规范而论，校准精度通常0.50.1%的范围内，而大多数传感器的重复性将在0.250.75%的范围内。如果传感器安装和使用正确，通常会在大约一两个月获得回报。红外线温度测量的理论和应

29、用摘要在非接触式温度测量中使用的红外线温度计是发展成熟的传感器，它们在工业加工与研究中应用广泛。本文以非数学化的语言介绍了这种测量技术的基本理论，以及如何应用该理论处理目标用户遇到的各种各样的应用参数引言红外线温度计通过探测所有温度在绝对零度（开氏0）以上的材料发射的红外线能量来测量温度。最基本的设计包括将透镜和探测器，透镜将红外线（IR能量聚焦到探测器上，而探测器将该能量转换成电信号，并经过对环境温度变化进行补偿后以温度单位显示。这种结构方便了无需与被测量物体接触的远距离温度测量。因此，在由于各种原因热电偶或其它探头类传感器无法使用或者不能产生精确数据的情况下，可以使用红外线温度计来测量温度

30、。常见的这类情况如下：待测量物体在运动；物体周围是电磁场（例如在感应加热中）；物体在真空或其它受控气氛中；需要快速响应的应用。自从19世纪末红外线温度计（IRT的设计就已经存在，费氏的各种概念由CharlesA.Darling（1）在其1911年出版的书测高温学中进行了论述。然而，将这些概念转变成实用测量仪器的技术直到20世纪30年代才出现。自此，这种设计有了长足的发展，大量测量和应用专门技术应运而生。如今，这项技术已经得到普遍接受，并且在工业与研究广泛使用。测量原理如前所述，红外线能量是由所有温度高于0K的材料发射的。红外线辐射是电磁波频谱的一部分，其频率在可见光与无线电波之间。光谱中红外线

31、部分的波长在0.7微米1000微米(micron)之间。图1。在此波段内，只有波长在0.7微米20微米的频率用于实际的日常温度测量。这是因为目前工业中使用的红外线探测器灵敏度不足，无法检测到20微米以外波长上的极少量能量。虽然人眼看不到红外线辐射，但是在研究测量理论以及考虑应用时想像可以看见红外线辐射是有帮助的，因为在许多方面，红外线的表现与可见光一样。辐射源放射的红外线能量沿直线传播，可被传播路径上材料的表面反射和吸收。对于人眼无法看透的大多数固体，碰到物体表面的一部分红外线能量将被吸收，一部分将被反射。在物体吸收的能量中，一部分将被再次发射出来，一部分将在内部反射。眼睛能看透的透明材料也是

32、如此，例如玻璃、气体以及透明的薄塑料等。但是，此外，一些红外线能量将穿透物体。上述内容如图2所示。这些现象综合起来构成了所谓的物体或材料的反射率。既不反射也不透射任何红外线能量的材料称为黑体，我们知道自然界中不存在黑体。然而，在进行理论计算时，给真正黑体赋予值1.0。在现实中，最接近黑体发射率1.0的近似值可以在图3中所示的、带有小管状入口并且红外线无法透过的球形空腔中得到。这种球体内表面的发射率为0.998不同种类的材料与气体有着不同的发射率，因此将在给定温度发射出不同强度的红外线。材料或气体的发射率是其分子结构和表面特性的函数。一般而言，发射率并不是颜色的函数，除非颜色来源与材料主体是放射

33、性不同的物质。包含大量铝的金属漆可以作为一个实例来说明这一点。大部分漆的发射率与颜色无关，但是铝的发射率却大不相同，因此其发射率将改变金属漆的发射率。如同可见光的情况一样，一些表面的抛光程度越高，表面反射的红外线能量越多。因此，材料的表面特性也会影响其发射率。在温度测量中，对于发射率本身较低的红外线无法透过的材料，这一点最为重要。因而，抛光程度很高的一块不锈钢与同一块粗糙加工表面的不锈钢相比，发射率要低得多。这是因为加工形成的沟槽阻止了更多的红外线能量被反射。除了分子结构和表面状况外，影响材料或气体的表观发射率的第三个因素是传感器的波长灵敏度，又称为传感器的光谱响应。如前所述，只有波长在0.7

34、微米到20微米之间的红外线才在实际测温中使用。在这一整个波段内，个体传感器可能仅在较窄的一部分波段内工作，例如0.781.06微米或者4.85.2微米，原因将在后面解释。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=e2.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=eoT43.维恩位移定律随着温度升高，放射出最多能量的波长将变得更短。入max=2.

35、89x103mmK/T4.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最终输出。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。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。主要差

36、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：420mA、010Vdc等标准的最终输出信号。图5为典型的现代IRT的示意图。也许，红外线测温法最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。选择性光谱响应的一些常见示

37、例为波长8-14微米的波段，可避免长距离测量中空气中的水分造成的干扰；用于测量某些薄膜塑料的7.9微米波长；3.86微米波长可避免火焰和燃烧气体中的二氧化碳(CO2)和水(H20)蒸汽造成的干扰。选择较短波长光谱响应还是选择较长波长光谱响应，还要由温度范围决定，因为，如普朗克方程式所示，随着温度升高，峰值能量会移向较短波长。图6中的图形说明了这一现象。由于上述原因不需要选择性滤光的应用可能往往受益于尽可能接近0.7微米的窄光谱响应。这是因为材料的有效发射率在较短波长处最大，并且光谱响应窄的传感器的精度受目标表面发射率变化的影响更小。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