固定紅外溫度計的工作原理和黑體輻射定律

工作原理

在自然界中，所有溫度高于絕對零度的物體都會不斷向周圍空間發射紅外輻射能量。物體紅外輻射能量的大小及其波長分布與其表面溫度密切相關。因此，通過測量由物體本身輻射的紅外能量，可以精確地測量物體的表面溫度，這是紅外輻射溫度測量所基于的客觀基礎。

紅外溫度計由光學系統、光電探測器、信號放大器、信號處理、顯示和輸出等部分組成。光學系統收集目標視場中的紅外輻射能量，視場的大小由溫度計的光學部分及其位置決定。紅外能量聚焦在光電探測器上，并轉換成相應的電信號。信號經放大器和信號處理電路根據儀器內部治療算法和目標發射率校正后，轉換成被測目標的溫度值。此外，還應考慮目標和溫度計所處的環境條件(如溫度、大氣、污染、干擾等因素)對性能指標和校正方法的影響。

黑體輻射定律

黑體是理想化的輻射體，吸收所有波長的輻射能，沒有能量的反射和透射，其表面發射率為1。需要指出的是，自然界中并沒有真正的黑體，但是為了理解和獲得紅外輻射的分布規律，有必要在理論研究中選擇一個合適的模型，這就是普朗克的體腔輻射量子振蕩器模型，從而推導出黑體輻射的普朗克定律，即黑體的光譜輻射以波長表示，這是所有紅外輻射理論的起點，因此被稱為黑體輻射定律。

物體發射率對輻射測溫的影響:自然界中幾乎所有的實際物體都不是黑體。除了物體的輻射波長和溫度之外，所有實際物體的輻射量也與物體的材料類型、制備方法、熱處理、表面狀態和環境條件有關。因此，為了將黑體輻射定律應用于所有實際物體，有必要引入與材料性質和表面狀態相關的比例系數，即發射率。該系數表示實際物體的熱輻射接近黑體輻射，其值在零到小于1之間。根據輻射定律，只要材料的發射率已知，任何物體的紅外輻射特性都是已知的。

影響發射率的主要因素是材料類型、表面粗糙度、物理化學結構和材料厚度。

當用紅外輻射溫度計測量目標的溫度時，必須首先測量目標在其波段范圍內的紅外輻射量，然后用溫度計計算待測目標的溫度。單色溫度計與波段內的輻射量成正比。雙色溫度計與兩個波段的輻射比成正比。

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