紅外高溫計(jì)的優(yōu)點(diǎn)與測量原理

用紅外高溫計(jì)進(jìn)行非接觸溫度測量有許多的優(yōu)點(diǎn)，它的運(yùn)用范圍從很小或難以接觸到的物體至腐蝕性的化學(xué)物和敏感的表面物。本文將討論此優(yōu)點(diǎn)，給予正確選擇紅外高溫計(jì)的決定性等加以說明運(yùn)用范疇。由于原子和分子的運(yùn)動(dòng)，每一物體都會(huì)輻射電磁波，對非接觸溫度測量最重要的波長或光譜范圍是在0.2至2.0μm。這一范圍內(nèi)的自然射線，人們稱作為熱輻射或紅外線。

　　由被測物輻射的紅外線所進(jìn)行溫度測量的測試儀器，按照德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN16160被稱為輻射溫度計(jì)，輻射高溫計(jì)或紅外測溫儀。這些名稱也適用于那些由被測體輻射的可見彩色射線所進(jìn)行溫度測量的儀器，及由相對頻譜的輻射密度導(dǎo)出溫度的儀器。

　　一、紅外測溫儀溫度測量的優(yōu)點(diǎn)

　　通過接收被測體輻射的紅外線而進(jìn)行的非接觸溫度測量有很多的優(yōu)點(diǎn)。這樣那些難以接觸到或運(yùn)動(dòng)著的物體就可毫無問題的進(jìn)行溫度測量，如傳熱性能差的或很小的熱容量材料。紅外高溫計(jì)很短的響應(yīng)時(shí)間能快速地實(shí)現(xiàn)有效調(diào)節(jié)回路。高溫計(jì)不擁有會(huì)磨損的部件，因而就不存在如使用溫度計(jì)所存在的連續(xù)費(fèi)用。特別是在很小的被測物體，如用接觸測量，由于物體的導(dǎo)熱性將產(chǎn)生很大的測量誤差。這里可毫無疑問的使用高溫計(jì)，及用于腐蝕性的化學(xué)物或敏感的表層，如在油漆，紙張和塑料軌上。通過遠(yuǎn)距離的搖控測量，可遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)域，使操作人員無危險(xiǎn)性。

　　二、紅外高溫計(jì)的原理構(gòu)造

　　把從被測物接收的紅外線，由透鏡經(jīng)過濾波器聚焦在檢波器上。檢波器通過被測物輻射密度的積分，產(chǎn)生一個(gè)與溫度成比例的電流或電壓信號(hào)，在此后相連接的電器部件中，把此溫度信號(hào)線性化，發(fā)射率區(qū)域的修正，及轉(zhuǎn)換成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號(hào)。

　　原理上有便攜式高溫計(jì)和固定式高溫計(jì)兩種，因此，在選擇合適的紅外高溫計(jì)用于不同的測量點(diǎn)時(shí)，以下的特征將是主要的：

　　1、瞄準(zhǔn)器

　　瞄準(zhǔn)器有此作用，高溫計(jì)所指的測量塊或測量點(diǎn)可以看見，大面積的被測物可以經(jīng)常不要瞄準(zhǔn)器。在小的被測物和較遠(yuǎn)的測量距離時(shí)，瞄準(zhǔn)器以透光鏡形式帶有儀表板刻度或激光指向點(diǎn)是值得推薦的。

　　2、透鏡

　　透鏡確定高溫計(jì)的被測點(diǎn)，對大面積的物體來說，一般帶有固定焦距的高溫計(jì)足夠可以。但在測量距離遠(yuǎn)離聚焦點(diǎn)時(shí)，測量點(diǎn)邊緣的圖像將不清楚。為此，采用變焦鏡更好，在所給予的變焦范圍內(nèi)，高溫計(jì)可調(diào)整測量距離，最新的高溫計(jì)帶有變焦的可替換鏡頭，近透鏡和遠(yuǎn)透鏡可不需校準(zhǔn)復(fù)檢進(jìn)行更換。

　　3、傳感器，即光譜接收器

　　溫度是與波長成反比的。在低物體溫度時(shí)，對長波光譜區(qū)域敏感的傳感器(熱膜傳感器或熱電傳感器)是很合適的，在高溫度時(shí)，將用對短波敏感受的，由鍺，硅，銦-鎵等組成的光電傳感器。

　　在選擇光譜敏感性時(shí)，還要考慮對氫氣和二氧化碳的吸收光譜帶。在一定的波長范圍內(nèi)，即所謂的“大氣層窗”，H2和CO2對紅外線幾乎是穿透的，因此高溫計(jì)的光變敏感性必須在此范圍內(nèi)，以便排除大氣層濃度變化帶來的影響，在測量薄膜或玻璃時(shí)，還要考慮到這些材料在一定波長內(nèi)不易穿透的。為了避免背景光線引起的測量誤差，運(yùn)用相宜的，只接收表面溫度的傳感器，金屬有此物理特性，發(fā)射率隨著波長的減小而增大，經(jīng)驗(yàn)而談，測量金屬的溫度，一般選擇最短的測量波長。