为什么辐射温度计有用？

为什么辐射温度计有用？

首先，温度到底是什么？
温度是与物体中分子和原子的平均动能成比例的量。换句话说，温度是动能强度的衡量标准；能量越强，温度越高，能量越弱，温度越低。

那么温度是如何测量的呢？
温度测量是通过将被测物体的热量传递到温度传感器来进行的。热的运动有三种现象：（1）热传导，（2）热辐射，（3）对流。
首先，①热传导是将振动能量从热物体传递到冷物体。测量气温的温度计和测量体温的温度计，都是通过将周围的空气温度和体温传导到温度计上，达到与温度计相同的温度来读取温度的。称为温度传感器的热电偶等接触式温度计利用这种热传导来测量温度。
②热辐射是电磁波从热物体向冷物体的运动。辐射温度计利用热辐射来测量温度，与耳温计一样，它们捕获从耳朵内部发出的热能并以非接触方式测量温度。
剩下的③对流是物体本身在空间温度分布上的运动。对流不用于温度测量，因为很难在测量目标和温度传感器之间建立静止关系，而经常使用前述的热传导和热辐射。

热辐射（红外线）

热辐射跨越紫外线、可见光和红外线区域（图 1）。热辐射定律是由普朗克制定的（普朗克辐射定律）。
下图（图2）表明，首先，随着物体温度的升高，物体发出的热辐射能量变强，其次，随着物体温度的升高，热辐射能量的波长分布发生偏移到更短的波长。你可以看到它移到了一边。

1. 可实现高速温度测量
   当被测物体与温度传感器物体接触并发生热传导时，就会发生利用热传导的温度测量，并且传感器物体的温度变得与传感器即物体的温度。通过检测物体（传感器）的属性变化来确定温度的方法，但由于热容量的原因，需要一定的时间才能达到相同的温度。相比之下，辐射温度计可以实现高速温度测量，因为热辐射以光速传播。

2. 可以实现非接触式温度测量
   非接触式温度测量的优点包括“远程测量"和“不会引起热干扰的测量"。
   “远程测量"包括“远距离测量"，例如从地面测量云的温度，“隔离测量"，例如通过窗户测量炉内的温度，以及“移动物体测量。"利用热传导的温度计有时可用于测量高温物体，这可能会导致传感器部分熔化。
   另一方面，“不会引起热干扰的测量"是指，对于利用热传导的温度计，当传感器与测量对象接触时，测量对象的温度会发生变化（引起热干扰的测量）。 ，辐射温度计可以在不改变物体的情况下测量其温度。因此，对于薄膜等<测量小热容量物体>、<测量金属的表面温度>非常有效。

发射率

发射率是物体相对于散热器发出的热辐射的速率。发射最多辐射的理想物体的发射率为 1，称为“辐射体"或“黑体"。本身不发射任何辐射但反射周围环境热辐射的物体，其发射率为0，称为镜面物体。常见物体的发射率在0到1之间。金属的发射率存在测量波长越短则发射率越高、测量波长越长则发射率越低的倾向。即使对于相同的材料，如果表面粗糙，则发射率往往会更高，并且相同材料的发射率根据表面性质而变化。另外，我在《热辐射》中谈到的普朗克辐射定律假设物体是黑体。

辐射温度计的分类

• 能量强度型
  根据整个波长范围内的积分值计算温度的能量强度型称为“总辐射温度计"（能量与热力学温度的四次方成正比的类型）。现实中，由于检测元件和光学材料的波长选择性等限制，很难测量整个波长范围，因此需要限制有利于测量的测量波长，例如使用大气窗口从某种程度上来说，这被称为“宽带辐射温度计"。在能量强度类型中，根据单一波长的辐射能量强度测量温度的类型称为“单色温度计"，根据相对较窄的波长范围内的辐射能量强度测量温度的类型称为“窄带辐射温度计"温度计。"它被称为。

• 
  在波长分布类型中，测量两个波长的辐射能并根据比率测量温度的类型被称为“双色温度计"，以捕获波长分布 。

辐射温度计的结构

辐射温度计由捕获光的“聚光系统"、将捕获的光转换为电信号的“光电转换系统"以及将转换后的电信号作为与温度对应的信号输出的“电气系统"组成。由三个要素组成。

定焦型/可动焦点型

根据辐射温度计与被测物体之间的距离来调整镜头焦点的类型称为可动焦点型，不需要调焦的类型称为固定焦点型。

被测物体的尺寸和距离

通过检查辐射温度计与被测物体的距离以及被测物体的尺寸来选择型号。与被测物体尺寸关系的指导原则是测量直径的1.5倍以上。对于可移动焦点式辐射温度计，测量距离/测量直径称为距离系数，如果要在1000毫米的距离测量10毫米的尺寸，请选择距离系数为100的辐射温度计。可以使用 50、100、200 和 300 等距离系数。最小目标尺寸约为2mm，如果想要更小，还可以使用近摄镜头。对于定焦辐射测温仪，根据目标尺寸与距离的关系图选择格式。

检测元件

“光电转换系统"将聚光系统（透镜、镜子、光纤）捕获的光转换为电信号。该装置被称为“检测元件"。检测元件有两种类型：光电型，利用元件的电特性直接响应光信号而变化的事实；以及热电型，接收光信号作为热量并利用该热变化。

在辐射测温仪中，捕获热辐射的聚光透镜（聚光系统）通常与主体（光电转换系统+电气系统）集成在一起，但聚光透镜与主体分离，两者之间通过光纤连接. 还提供光纤版本。光纤型具有以下优点：前端可以做得很小，光路可以灵活弯曲，并且可以在不易受电磁感应影响的防爆环境中使用。

缺乏远见

如果有障碍物进入辐射温度计的测量光路，热辐射能量就会减少，导致读数错误。这称为视野丧失。