摘要：本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理，从发射率、距离系数、环境等几个方面，探讨和分析了测温误差的原因，以及基于红外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择及应用简要的说明。
关键词：黑体辐射、红外测温仪、温度测量
引言
在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0.75～100μm的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制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、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需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，正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。
1红外测温仪的工作原理及特点
1.1黑体辐射与红外测温原理
一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。
黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。
1.1红外测温仪特点
一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。红外辐射能量的大小按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身发出的红外能量的测量,便能准确地测出它的表面温度。红外测温仪能接收多种物体自身发射出的不可见红外辐射能量。红外辐射是电磁频谱的一部分,红外位于可见光和无线电波之间。当仪器测温时,被测物体发射出的红外辐射能量,通过测温仪的光学系统在探测器上转为电信号,并通过红外测温仪的显示部分显示出被测物体的表面温度。
红外测温仪特点:非接触式测量,测温范围广,响应速度快,灵敏度高。但由于受被测对象的发射率影响,几乎不可能测到被测对象的真实温度,测量的是表面温度。
2红外测温仪的系统组成
红外测温采用逐点分析的方式，即把物体一个局部区域的热辐射聚焦在单个探测器上，并通过已知物体的发射率，将辐射功率转化为温度。由于被检测的对象、测量范围和使用场合不同，红外测温仪的外观设计和内部结构不尽相同，但基本结构大体相似，主要包括光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成，其基本结构如图2所示。
辐射体发出的红外辐射，进入光学系统，经调制器把红外辐射调制成交变辐射，由探测器转变成为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。
如图2所示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3图)。
3红外测温误差分析
4红外测温的几种方法
5如何正确选择红外测温仪
选择红外测温仪可分为三个方面：性能指标方面，如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等；环境和工作条件方面，如环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等；其他选择方面，如使用方便、维修和校准性能以及价格等。红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列，并备有各种选件和计算机软件，每一系列中又有各种型号及规格。要从不同规格的各种型号测温仪中选择红外测温仪，应注意如下几个方面：
（1）首先要将测量要求和所要解决的问题弄清，如被测目标温度，被测目标大小，测量距离，被测目标材料，目标所处环境，响应速度要求，测量精度要求，以及用便携式还是在线式等；
（2）测量要求和所要解决的问题与现有各种型号的测温仪进行对比，选择出能够满足上述要求的仪器型号；
（3）在众多能满足要求的型号中，选择出性能、功能和价格方面的最佳搭配。
总结有如下的几点：
1.确定温度范围
2.确定目标尺寸
3.确定光学分辨率
4.确定波长范围
5.确定响应时间
6.信号处理功能
7.考虑环境条件
8.红外辐射测温仪的标定
9.操作使用
6红外测温仪的应用
红外测温仪具有非接触和快速测温的优点,在工业、农业、医疗和科学研究方面都有着广泛的用途。按其使用的途径可分为两大类首先是测量被测目标的表面温度其次是利用测量物体的热分布状况判断物体与热分布有关的其他性质的间接测量。举例如下：
1.钢铁工业中使用的红外测温仪占总量的一半以上。炼钢、轧钢、浇铸、淬火时测量控制温度对提高产品的质量起着重要的作用。对炉壁和机械设备热故障的监测为延长使用寿命和安全保障提供依据。
2.在机械加工中,测量控制热处理部件的温度对产品质量起着关键的作用。
3.在化学工业中,化工设备都在高温高压下工作,监测设备的热分布状况,判断设备工作情况,检测热篙道接口热损耗、热泄漏故障是十分有用的。
4.在动力、电力业方面,在运行及带电条件下检测动力设备、配电设备、电缆、电器接头等温度的异常,为设备的安全运行提供一定的保障。
5.在建筑业中,通过对建筑物墙壁、楼面、房顶热分布的检测确定它的绝热、裂漏隐患及缺陷的位置。确定工厂、建筑物热耗的管理。
6.在农业方面,土壤、植物表面温度的测量,粮食、种子烘干过程中温度的测量,农副产品如烟叶、茶叶加工过程中温度的监测,中草药烘干、制药温度的监测。
7.在农业方面,土壤、植物表面温度的测量,粮食、种子烘干过程中温度的测量,农副产品如烟叶、茶叶加工过程中温度的监测,中草药烘干、制药温度的监测。
8.在科学研究方面,由于红外测温仪的突出优点,使得在特殊试验条件要求一能提供测温手段,应用范围较广。
总之，其应用范围很广，在就不一一列举，由此可见红外测温仪的用途很大，对工业，农业的发展有着重要的作用。
7结语
红外测温技术随着现代技术的发展日趋完善,用途逐渐渗透到各个领域。开发更新型的红外测温技术，完善红外测温仪的性能是时代发展的要求。基于黑体辐射原理的红外测温技术在现代化的发展起着越来越重要的作用，它的非接触测量，实现了遥测技术；不破坏被测温度场的均衡性；光子作为信息载体，响应速度快；灵敏度高，比传统的传感器高1-4个数量级；频带宽，动态范围大；方便的和计算机连接，容易实现数字化，智能化；安装方便，使用附件少，维护简单，提高了劳动生产力；非接触测量极大的提高了本产品的使用寿命，降低了生产成本；体积小、重量轻、价格不断低递降等优点使得它在其他的测温仪器中有越来越大的优势。