紅外溫度計——精確測量溫度的新方法

　　紅外溫度計廣泛用于消費和工業(yè)應用。紅外溫度計的一些優(yōu)勢包括：

　　● 響應迅速(ms級別)，用戶(hù)在單位時(shí)間周期中能獲得更多信息;

　　● 可測量移動(dòng)、旋轉或振動(dòng)對象的溫度;

　　● 可以測量較高的溫度(超過(guò)1500°C)，而接觸式溫度計難以支持這么高的溫度，而且壽命也較短;

　　● 不會(huì )發(fā)生機械損壞，也不會(huì )污染被測量物的表面(如涂漆面、食物、軟塑料);

　　● 不會(huì )影響測量對象，因而可測量所有對象的溫度。此外也適用于導熱性較高的物體，這些物體只要受到接觸，溫度就會(huì )改變(如玻璃、木頭、小型物體或極薄的物體);

　　● 檢測正在制造的實(shí)際產(chǎn)品，不是進(jìn)程的另一部分;

　　● 檢測危險或無(wú)法接觸對象的溫度，傳統溫度計此時(shí)是無(wú)法使用的;

　　● 其準確度與傳統溫度計相當。

　　紅外溫度計的工作原理

　　紅外溫度計的底層技術(shù)原理是所有物體都具有放射性，會(huì )在電磁輻射頻譜上的紅外區域出現波長(cháng)。紅外區是人眼可視區域之外的電磁輻射區域(藍到紅，0.4-0.75 um)。由于IR輻射主要由熱量生成，因此又稱(chēng)為熱輻射。圖1顯示的是電磁頻譜。

　　所有物體的輻射都取決于物體的溫度。黑色體的光譜輻射特點(diǎn)理論上可用普朗克定律計算。黑色體會(huì )吸收照射到其自身之上的所有電磁輻射。普朗克定律給出了波長(cháng)同黑色體輻射強度關(guān)系的函數。圖2顯示了有關(guān)溫度的函數關(guān)系。

　　從圖2可以看出，曲線(xiàn)顯然不會(huì )交叉，這就是說(shuō)不同波長(cháng)的輻射強度是溫度的嚴格函數。通過(guò)檢測輻射強度，我們就能確定物體的溫度。溫度升高，輻射頻譜每個(gè)波長(cháng)上的強度也會(huì )增加。這就是說(shuō)，我們檢測其輻射強度就能遠程確定物體溫度。如果物體溫度上升，就會(huì )發(fā)出暗紅光，溫度進(jìn)一步上升，就會(huì )轉而發(fā)出淺紅和亮白光。太陽(yáng)溫度為6000 K，人眼所適應看到的太陽(yáng)輻射就是白光。

　　如果被檢測的物體溫度低于400℃，我們需要的輻射檢測器必須能檢測出比可見(jiàn)頻譜波長(cháng)大得多的波長(cháng)。我們需要的檢測器要能夠對10 µm波長(cháng)左右的紅外區非常敏感(也叫作熱輻射區)。目前可用的各種感應器能準確檢測和測量3到20µm的紅外(IR)波長(cháng)區。以溫差電堆作為感應器的IR溫度計通過(guò)物體發(fā)出的IR輻射檢測溫度。