“測(cè)量溫度"體溫、空氣溫度、熱水溫度、室內(nèi)溫度等。
我們每天都會(huì)測(cè)量各個(gè)地方的溫度，并查看測(cè)量的溫度值。 那么如何測(cè)量溫度呢？
首先，溫度到底是什么？
溫度是與物體中分子和原子的平均動(dòng)能成正比的量。 換句話說，溫度是動(dòng)能的強(qiáng)項(xiàng)之一，能量強(qiáng)則溫度高，能量弱則溫度低那么如何測(cè)量溫度呢？
溫度是通過將被測(cè)物體的熱量傳遞到溫度傳感器來測(cè)量的。 傳熱現(xiàn)象有三種：（3）熱傳導(dǎo)，（<>）熱輻射，（<>）對(duì)流。
首先，（<>）熱傳導(dǎo)是指振動(dòng)能量從高溫物體傳遞到低溫物體。 測(cè)量空氣溫度的“溫度計(jì)"、測(cè)量體溫的“溫度計(jì)"等，可以通過將周圍的空氣溫度和體溫傳導(dǎo)到溫度計(jì)并成為與溫度計(jì)相同的溫度來讀取溫度。 接觸式溫度計(jì)，例如熱電偶，稱為溫度傳感器，使用這種熱傳導(dǎo)來測(cè)量溫度。
（<>）熱輻射是電磁波從高溫物體向低溫物體的傳遞。 使用熱輻射進(jìn)行溫度測(cè)量是一種輻射溫度計(jì)，它捕獲從耳朵內(nèi)部發(fā)出的熱能，并像“耳溫計(jì)"一樣以非接觸方式測(cè)量溫度。
剩余的（<>）對(duì)流是物體本身在空間溫度分布上的運(yùn)動(dòng)。 由于測(cè)量目標(biāo)與溫度傳感器之間難以建立穩(wěn)態(tài)關(guān)系，因此不采用對(duì)流進(jìn)行溫度測(cè)量，并且經(jīng)常使用上述熱傳導(dǎo)和熱輻射。
熱輻射（紅外線）
熱輻射跨越紫外線~可見光~紅外線區(qū)域（圖1）。 熱輻射定律是由普朗克（普朗克輻射定律）制定的。
從下圖（圖2）可以看出，首先，隨著物體溫度的升高，物體發(fā)出的熱輻射能量變強(qiáng)，其次，隨著物體溫度的升高，熱輻射能量的波長(zhǎng)分布向短波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)。
為什么輻射溫度計(jì)有用？
可以進(jìn)行高速溫度測(cè)量 使用
熱傳導(dǎo)進(jìn)行溫度測(cè)量是一種通過捕捉作為傳感器的物體的各種屬性的變化來確定溫度的方法，當(dāng)被測(cè)物體與作為溫度傳感器的物體之間的接觸發(fā)生熱傳導(dǎo)時(shí)，作為傳感器的物體的溫度變得與作為目標(biāo)的物體的溫度相同。 另一方面，輻射溫度計(jì)可以高速測(cè)量溫度，因?yàn)闊彷椛湟怨馑賯鞑ァ?/span>
非接觸式溫度測(cè)量 非接觸式溫度測(cè)量的
優(yōu)點(diǎn)包括“遙測(cè)"和“不引起熱干擾的測(cè)量"。
“遙測(cè)"包括“遠(yuǎn)距離測(cè)量"，例如從地面測(cè)量云的溫度，“隔離測(cè)量"，例如通過窗戶測(cè)量爐內(nèi)的溫度，“移動(dòng)物體測(cè)量"或“高溫物體測(cè)量"，其中傳感器部分在使用熱傳導(dǎo)的溫度計(jì)中熔化。
另一方面，“不引起熱干擾的測(cè)量"是指在使用熱傳導(dǎo)的溫度計(jì)中，由于傳感器部分與測(cè)量目標(biāo)的接觸（引起熱干擾的測(cè)量），測(cè)量目標(biāo)的溫度會(huì)發(fā)生變化，并且可能無法進(jìn)行精確測(cè)量，而在輻射溫度計(jì)的情況下，可以在不改變測(cè)量目標(biāo)溫度的情況下進(jìn)行測(cè)量。 因此，它對(duì)薄膜等“小熱容物體測(cè)量"和金屬的“表面溫度測(cè)量"是有效的。
發(fā)射
發(fā)射率是物體與整個(gè)輻射器的熱輻射之比。 發(fā)射最多輻射的理想物體的發(fā)射率為1，稱為“輻射器"或“黑體"。 不發(fā)射任何輻射并反射周圍熱輻射的物體的發(fā)射率為 0，稱為鏡面體。 普通物體的發(fā)射率在 0 到 1 之間。 金屬的發(fā)射率往往隨著測(cè)量波長(zhǎng)的縮短而升高，而隨著波長(zhǎng)的延長(zhǎng)而降低。 即使使用相同的材料，該值也會(huì)根據(jù)表面的特性而變化，例如當(dāng)表面粗糙時(shí)，發(fā)射率往往很高。 另外，我在《熱輻射》中談到的普朗克輻射定律，是建立在物體是黑體的前提之上的。
著眼于輻射能隨著溫度的升高而變強(qiáng)的事實(shí)，通過測(cè)量能量強(qiáng)度來確定溫度的類型稱為“能量強(qiáng)度型"，通過測(cè)量波長(zhǎng)分布的變化來確定溫度的類型稱為“波長(zhǎng)分布型"，重點(diǎn)是波長(zhǎng)分布隨著溫度升高而向短波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)的事實(shí)。
能量強(qiáng)度類型 從整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的積分值確定溫度的能量強(qiáng)度類型稱為“總輻射溫度計(jì)"（
能量與熱力學(xué)溫度的四次方成正比的類型）。 在實(shí)踐中，由于檢測(cè)元件和光學(xué)材料的波長(zhǎng)選擇性等限制，很難測(cè)量整個(gè)波長(zhǎng)范圍，因此有必要限制有利于測(cè)量的測(cè)量波長(zhǎng)，例如在一定程度上使用大氣窗口，這被稱為“寬帶輻射溫度計(jì)"。 此外，從單一波長(zhǎng)的輻射能強(qiáng)度獲得溫度的能量強(qiáng)度類型稱為“單色溫度計(jì)"，從相對(duì)較窄波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射能量強(qiáng)度確定溫度的類型稱為“窄帶輻射溫度計(jì)"。
波長(zhǎng)分布型 在“波長(zhǎng)分布型"中，測(cè)量?jī)蓚€(gè)波長(zhǎng)的輻射能以捕獲波長(zhǎng)分布并從比率測(cè)量溫度的類型稱為
“雙色溫度計(jì)"。
輻射溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)
輻射溫度計(jì)由三個(gè)部分組成：一個(gè)是抓取光的“聚光系統(tǒng)"，一個(gè)是將抓取的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的“光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)"，另一個(gè)是將轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)輸出為與溫度相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的“電氣系統(tǒng)"。定焦和可移動(dòng)焦距
根據(jù)輻射測(cè)溫儀與被測(cè)物體之間的距離對(duì)鏡頭進(jìn)行對(duì)焦的稱為可動(dòng)焦型，不需要對(duì)焦的稱為定焦型。
被測(cè)物體的大小和距離
通過檢查輻射溫度計(jì)與被測(cè)物體之間的距離以及被測(cè)物體的大小來選擇模型。 測(cè)量直徑的 1.5 倍或更多是與被測(cè)物體尺寸關(guān)系的準(zhǔn)則。 在可移動(dòng)焦點(diǎn)式輻射測(cè)溫儀中，測(cè)量距離/測(cè)量直徑稱為距離系數(shù)，如果要在10mm的距離處測(cè)量1000mm的幅度，則選擇距離系數(shù)為100的輻射測(cè)溫儀。 距離系數(shù)有 50、100、200、300 等。 目標(biāo)尺寸低至2mm，如果要使其更小，可以使用特寫鏡頭。 對(duì)于定焦紅外測(cè)溫儀，格式是從目標(biāo)大小和距離之間的關(guān)系圖中選擇的。
傳感元件
“光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)"將聚光系統(tǒng)（透鏡、反射鏡、光纖）捕獲的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。 該設(shè)備稱為傳感元件。 檢測(cè)元件有兩種類型：光電型和熱電型，前者利用光信號(hào)引起的元件電性能的直接變化，后者將光信號(hào)作為熱量，利用熱變化。| 分類 | 原則 | 波長(zhǎng)特性 | 反應(yīng) | 檢測(cè)元件典型案例 |
|---|
| 熱電的 | 光→熱→電 | 扁平形狀 | 慢 | 熱釋電元件（PE），熱電堆 |
| 光電式 | 光→電 | 山形 | 快 | PbSe、PbS、Ge、MCT、InGaAs、Si |
一體式透鏡式和光纖式
輻射溫度計(jì)通常有一個(gè)聚光透鏡（聚光系統(tǒng)），用于捕獲與主體（光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)+電氣系統(tǒng)）集成的熱輻射，但也有一種光纖類型，其中聚光鏡與主體分離，并用光纖連接它們。 光路彎曲靈活、能夠在不易受電磁感應(yīng)影響的防爆環(huán)境中使用等特點(diǎn)。缺乏視力
如果障礙物進(jìn)入輻射溫度計(jì)的測(cè)量路徑，熱輻射能會(huì)降低，從而導(dǎo)致指示誤差。 這稱為視野不足。
