红外测温仪的原理及特点介绍

红外辐射测量方法与测温技巧

一、引言

红外辐射测量是一种非接触式测温技术，具有测量范围广、测量速度快以及不受表面状态影响等优势。本文将介绍红外辐射测量的基本原理、常用的测量方法以及准确使用红外测温仪的技巧。

二、基本原理

1. 红外辐射特性

物体在温度高于绝对零度时会发射红外辐射能量，这种辐射能量与物体的温度密切相关。根据物体折射率差异，可以通过红外辐射测量来间接测量物体的温度。

2. 测温仪工作原理

现代红外测温仪一般采用红外探测器来接收物体辐射出的红外辐射能量。探测器转换这些红外信号为电信号后，再经过处理、放大和转换等步骤，最终通过显示器或记录仪器显示为温度值。

三、常用的红外辐射测量方法

1. 点测法

点测法是最简单、常用的测量方法。测温仪将激光瞄准到待测物体的中心，通过记录激光瞄准点的温度值来得到物体的表面温度。这种方法适用于小面积的目标测量。 2. 面测法

面测法适用于面积较大的物体测量。通过将红外测温仪对准物体表面的一个区域，计算该区域内的平均温度来代表整个物体表面的温度。此方法要确保测量区域没有明显的温度梯度或变化。

3. 瞄准测温法

瞄准测温法是指红外测温仪通过对目标进行连续瞄准，记录每个位置的温度值，并据此绘制出目标表面温度的热图。这种方法适用于需要获取物体温度分布信息的场景。

四、红外测温技巧

1. 确保测量距离合适

测量距离过大或过近都会影响测量的准确性，一般来说，测量距离应在目标表面的2-15倍之间。

2. 避免测量干扰

避免测量间接热辐射源、遮挡物或其他反射物体的影响，以保证目标温度测量的准确性。

3. 调整红外测温仪的参数

根据实际情况，调整红外测温仪的参数，如反射率、红外辐射率等，以确保测量结果更加准确。

4. 考虑环境因素 红外测温仪对环境温度和湿度等因素敏感，应尽可能在稳定的环境条件下进行测量。

五、结论

红外辐射测量方法与测温技巧在工业、医疗、安防等领域有着广泛的应用。掌握红外辐射测量的基本原理、常用的测量方法以及技巧，能够提高测量的准确性和可靠性，为相关行业提供更好的服务。

测试技术卷　

Ｔｅｓｔ　ＴｅｃｈｎｏＩｏｇｙ　

关键词：红外；温度测量；测量误差　

中囤分类号：ＴＮｇ８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３－０１０７（２００７）０１－００２５－０２　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｌｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．ｔｈｅ　ｔｈｅｅｒｙ　ｏｆ　ｉｎｆｒａ—ｒｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕ　ｒｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　

ｔｏ　ｔｈｅ　Ｐ　ｒｉｎｃｉＰｌｅ　ｏｆ　ｂＩａｃｋｂｏｄｙ　ｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｗｅ　ｄｉｓｃＵｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ＩＴＩａｉｎ　ｆａｃｔｏ　ｒｓ　ｆｏ　ｒ　ｍｅａｓＵ　ｒｅＩＴＩｅｎｔ　

ａｃｃＵ　ｒａｃＹ．ＳＵＣｈ　ａｓ　ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ．ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｅｎＶｉ　ｒｅｎｍｅｎｔ．Ａｎ　ｉｍＰ　ｒｏｖｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏ　ｒ　

ｔｈｅ　ｅＩｉｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＩＴＩｅａｓｕ　ｒｅｍｅｎｔ　ｅｒｒｏ　ｒｓ　ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｅｘＰｅｒｉｅｎｃｅ　ｗｅｒｅ　Ｐｒｅｐｏｓｅｄ．　

Ｋｅｙ　ＷＯｒｄ●：ｌｎｆｒａ－Ｒｅｄ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｅａｓｕｒｅｉｎｅｎｔ；ＭｅａｓＵｒｅｍｅｎｔ　ｅｒｒｏｒ　ＣＬＣ　ｎｕｍｂｅｒ．ＴＮ９８　Ｄｏｃｕｍｅ．ｔ　ｃｏｄｅ．－Ａ　Ａｒｔｉｃｌｅ＿Ｄ：１　ＯＯ３－Ｏ１　Ｏ７ｆ２００７）０１一ＯＯ２５－Ｏ２　

１．引言　

温度是工业生产中很重要的一　

个热工参数，它直接影响到产品的　

质量和性能。传统的接触式测温仪　

表如热电偶　水银温度计等，因要　

与被测物质进行充分的热交换，且　

经过一定的时间后才能达到热平　

衡，存在着测温的延迟现象，故在　

连续生产质量检验中存在一定的使　

用局限。目前，红外温度仪因具有　

使用方便，反应速度快，灵敏度高，　

测温范围广，可实现在线非接触连　

续测量等众多优点，　在逐步地得　

以推广应用。　

２．红外测温仪测试的基本原理　

红外测温是辐射式测温的一　

现代仪器(www1moderninstrs1org1cn)二〇〇七年#第四期

红外测温仪原理及其在应用中注意的问题

刘福杰1,2 王浩静1 范立东1

(11中国科学院山西煤炭化学研究所 太原 030001)

(21中国科学院研究生院 北京 100039)

摘 要 分析红外测温的基本原理,以高温炉内温度的测量为例,详细剖析实际使用中如何提高红外测温仪的准确性。

关键词 黑体辐射 红外测温仪 温度测量 高温炉 红外

在自然界中,当物体的温度高于绝对零度(-

273e)时,由于它内部分子或原子无规则热运动的

存在,就会不断地向空间辐射电磁波,其中就包括波

段位于0176~1000Lm的红外线。红外测温仪正是利用这一原理制作而成的,因其具有非接触测量的

特性,在对有一些距离、运动的或有危险性的物体进

行温度测量时,具有安全、快速、可靠、方便等优势,

对它进一步研究,无论在军事方面,还是在其他国民经济领域里,均具有举足轻重的意义〔1,2〕。

1 红外测温的基本原理

红外测温仪是根据物体的红外辐射特性,依靠

其内部光学系统将物体的红外辐射能量汇聚到探测

器(传感器),并转换成电信号,再通过放大电路、补

偿电路及线性处理后,在显示终端显示被测物体的温度。系统由光学系统、光电探测器、信号放大器及

信号处理、显示输出等部分组成,其核心是红外探测

器,将入射辐射能转换成可测量的电信号(见图1)。

图1 红外测温系统结构 对单色红外测温是针对不同测温范围选择典型的

波长区段,其温度是由该波长区段内的辐射能量确定的。黑体在波长K1至K2区段所发出的辐射能为

vEb=QK2K1EbKdK(1)

实际物体在波长K1至K2区段所发出的辐射能为

vE=EQK2K1c1K-5

ec2/(KT)-1dK(2)式(2)正是红外辐射测温的数学描述。

对于双色红外测温来说,是针对不同测温范围

选择两个典型的波长区段,其温度是由两个独立波

长带内的辐射能量的比值确定的。由式(2)可知,双色红外辐射测温的数学描述为

２００２年第１期　福建水力发电　

浅谈红外测温仪原理及其在配网维护中的应用　

李懿棠　（莆田电业局）　

【摘要】　红外温度计是辐射温度计中“工作波段为红外波长范围”的一种，它利用被测物　体发射的红外辐射能量为信息载体，以非接触方式测定“物体表面某点周围确定面积的平均温　度”，故又常称为红外辐射温度计或红外测温仪。本文阐述红外线测温仪的原理及其在配网维　护中的应用。　【关键词】　红外温度计原理应用　配网　维护　

１红外线测温的原理　１．１红外线的特性。红外线测温是以辐射定律为基础，利　用被测物体的红外辐射能量为信息载体测量物体表面（确定　面积）的温度。一切温度高于绝对零度的有生命和无生命的　物体时时刻刻都在不停在辐射“红外线　。研究表明，红外　线是从物质内部发射出来的，物质的运动是产生红外线的根　源，红外辐射的本质是热辐射，辐射的量主要由物体的温度　和材料本身的性质决定。特别是热辐射的强度及光谱成分取　决于辐射体的温度。由图ｌ可知红外线与可见光相比，有相　似的特性，如反射、拆射、干涉、衍射和偏振，同时还具有　一些特性，如人的眼睛对红外线不敏感、红外线比可见光的　热效应要强得多等。　波长（ｍ）　【ｃｍ）　（∞）　一　：　＿０　

０　５　６　１５　２１　波长（ｕｍ）　图ｌ电磁波谱　１．２实际物体的红外辐射规律。实际物体的辐射光谱和强　弱与温度和波长有关，还与构成该物体的材料性质及表面状　３４　态等因素有关，这就需要引入一个随材料性质及表面状态变　化的辐射系数，即发射率，以ｅ表示。影响发射率（ｅ）大　小的因素有：　・不同材料性质的影响　大多数纯金属表面的发射率都很低；大多数非金属材料　（尤其金属氧化物）发射率都较高。　・表面状态的影响　实际物体因材料种类（如金属和非金属），表面粗糙程　度、金属表面氧化膜、尘埃等污染层或人为旄加的润滑油及　漆膜、涂料等也对物体的发射率有较大的影响。　・温度的影响　绝大多数非金属材料的发射率随温度升高而减小；绝大　多数纯金属的发射率近似地随开氏温度成比例增大。　１．３红外线测温仪的工作原理　从物体红外辐射规律中我们可以清楚了解，物体发射的　红外辐射能量与物体的表面温度存在着一定的函数关系，红　外线测温仪所以能测量物体表面温度，是因为它可以接收被　测物体发射的红外辐射能量，通过仪器内部的转换、计算，　即可显示出物体的表面温度。红外线测温仪以光学元件组成　的光学系统，汇聚视场范围内的物体发射的红外辐射能量，　成像在红外探测器上。红外探测器将这种能量转换成电信　号，经电子线路放大和Ａ／Ｄ转换，再由处理器对各种数据采　集和处理，从液晶显示屏上直接显示物体的表面温度（工作　原理框图见图２）。