温度辐射测温
红外辐射温度计原理
红外辐射温度计原理
辐射温度计属非接触式测温仪表，是基于物体的热辐射特性与温度之间的对应关系设计而成。
其特点为：测温范围广，原理结构复杂；测量时，感温元件不与被测对象直接接触，不破坏被测对象的温度场；通常用来测定1000℃以上的移动、旋转或反应迅速的高温物体的温度或表面温度；但不能直接测被测对象的真实温度，且所测温度受物体发射率、中间介质和测量距离等因素影响。
1.红外热辐射测温原理
自然界一切温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体，由于分子的热运动，都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律。
红外辐射温度计的工作原理是基于四次方定律，通过检测物体辐射的红外线的能量，推知物体的辐射温度。
在红外热辐射温度传感器中，作为测量元件的热电堆将红外线的能量转换为热电，经过信号处理后作为检测信号输出。
2.红外热辐射测温仪结构
红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。
光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值。
图2‐49为红外辐射温度计的外观及工作原理。
被测物体的辐射线由物镜聚焦在受热板上。
受热板是一种人造黑体，通常为涂黑的铂片，当吸收辐射能以后温度升高，由连接在受热板上的热电偶、热电阻或热敏电阻测定。
通常被测物体是灰体，以黑体辐射作为基准进行刻度标定，已知被测物体的黑度值，灰体辐射的总能量全部被黑体所吸收，这样它们的能量相等，但温度不同。
辐射温度计在工业生产中的应用
辐射温度计在现代工业生产中的应用较为广泛，尤其是冶金、铸造、医疗、食品等行业，。
测温仪的原理
测温仪的原理
测温仪是一种用于测量物体温度的仪器。
其原理基于物体的热辐射特性，具体原理如下：
1. 热辐射特性：根据物体的温度，其会发射不同强度和波长的热辐射。
物体温度越高，辐射的能量越强。
2. 红外测温原理：测温仪利用红外辐射温度计（IR温度计）
的原理来测量物体的温度。
红外线具有较长的波长，这使得它能够穿透空气，并与物体表面接触。
当红外线接触到物体表面时，一部分会被物体吸收，而另一部分会被物体反射。
3. 接收和测量：测温仪使用一个红外接收器来接收从物体反射回来的红外线。
接收到的红外线会进入温度计的传感器部分。
传感器是一个高精度的元件，能够测量接收到的红外线的强度。
根据接收到的红外线能量的强弱，温度计将计算出物体的温度。
4. 环境因素：测温仪还要考虑环境温度对测量结果的影响。
因为测温仪测量的是物体表面的温度，而不是环境温度。
因此，必须通过传感器来校正环境温度的影响。
综上所述，测温仪根据红外辐射原理来测量物体的温度。
它利用红外线与物体表面的相互作用来捕捉和测量红外辐射的能量，从而确定物体的温度。
辐射测温的基本原理
辐射测温的基本原理
辐射测温是一种非接触式的测温方法，其基本原理是利用物体的辐射能量与温度之间的关系来确定物体的温度。
辐射测温是基于物体的辐射特性而进行测温的。
根据能量守恒定律和斯特藩-玻尔兹曼定律，物体的温度越高，其辐射能量
越多。
物体的辐射能量主要集中在红外波段，因此在辐射测温中通常使用红外辐射来获取物体的温度信息。
红外辐射测温仪通常由一个红外传感器和一个温度计算单元组成。
红外传感器可以检测物体发出的红外辐射，并将其转换为电信号。
温度计算单元通过处理传感器输出的电信号，根据热辐射法则计算出物体的温度。
在测温时，红外辐射测温仪将红外传感器对准目标物体，并采集其发出的红外辐射能量。
红外辐射测温仪能够自动将传感器测得的红外辐射转换为物体的温度，并在显示屏上显示出来。
辐射测温具有非接触式、快速、精准等优点，广泛应用于工业、医疗、热力学等领域。
然而，辐射测温也存在一定的局限性，例如物体表面的发射率对测温结果有影响，不同材料的发射率不同，需要进行修正。
此外，在大气环境中进行辐射测温时，还需考虑温度的修正、大气湿度和污染物对测温结果的影响等因素。
总的来说，辐射测温通过检测物体发出的红外辐射能量来确定
物体的温度，具有许多优点，但在使用时需注意一些修正和影响因素，以获取准确的测温结果。
辐射测温的原理
辐射测温的原理辐射测温是利用物体自身发射的辐射能量来测量其温度的一种方法。
简单来说，物体的温度越高，辐射的能量就越大，而辐射的能量又与物体的表面特性有关，所以通过测量物体辐射出的能量，可以间接得到物体的温度。
辐射测温的原理主要基于黑体辐射定律和斯特藩-玻尔兹曼定律。
黑体是一个理想化的物体，不吸收任何辐射，同时也是一个完美的辐射体，它能够以最大效率辐射出尽可能多的能量。
根据黑体辐射定律，黑体的辐射能量与其温度的四次方成正比。
斯特藩-玻尔兹曼定律则表明，辐射出的总功率与黑体的表面积和温度的四次方成正比。
在实际应用中，辐射测温主要通过红外线测温方法来实现。
红外线是一种波长比可见光长的电磁辐射，它在原理上与可见光相似，只是波长不同。
由于物体的表面温度与辐射的波长有关，红外线测温能够测量低于可见光波长的热辐射。
红外线测温设备主要包括一个红外辐射接收器和一个红外辐射发射源。
当设备对准物体时，红外辐射接收器会接收到物体发射出的红外辐射能量，然后将其转换为电信号。
接着，电信号经过处理后可以得到物体的温度。
红外线测温仪的工作原理是利用物体吸收能量后会发热，然后以红外辐射的形式辐射出来。
测温仪通过接收这种辐射能量，就可以确定物体的温度。
具体来说，红外线测温仪通过测量物体发出的红外辐射的强度来获取物体的表面温度。
仪器中的一组光电探测器接收到传感器前方的辐射，并将其转换为信号。
然后，这些信号经过信号处理和计算，最终转换成数字显示或其他形式的温度值。
红外线测温的优点是能够在非接触状态下测量温度，并且能够快速准确地获取温度信息。
同时，它还能够测量较高温度范围，适用于各种不同环境和材料。
红外线测温技术在许多领域得到广泛应用，例如工业生产、医疗诊断、环境监测等。
总的来说，辐射测温是利用物体自身发射的辐射能量来测量其温度的一种方法。
它通过测量物体发出的红外辐射能量，间接得到物体的温度。
这项技术的应用范围广泛，具有许多优点，对于许多实际问题的解决具有重要意义。
辐射测温的基本原理
铜电阻和热敏电阻测温
热敏电阻的优点： ①灵敏度高，其灵敏度比热电阻要大1～2个数 量级； ②很好地与各种电路匹配，而且远距离测量时 几乎无需考虑连线电阻的影响； ③体积小； ④热惯性小，响应速度快，适用于快速变化的 测量场合； ⑤结构简单坚固，能承受较大的冲击、振动。
铜电阻和热敏电阻测温
热敏电阻的缺点： ①阻值与温度的关系非线性严重； ②元件的一致性差，互换性差； ③元件易老化，稳定性较差； ④除特殊高温热敏电阻外，绝大多 数热敏电阻仅适合0～150℃范围， 使用时必须注意。
铂电阻测温
铂电阻与温度的关系
当
2 3 200 t 0℃时 R t R0 1 At Bt Ct t 100
当 0 t 850 ℃时 式中
R t R0 1 At Bt 2
R0——温度为零时铂热电阻的电阻值 R（t）——温度为t时铂热电阻的电阻值； A=3.90802×10-3℃ B=-5.8019×10-7℃ C=-4.27350×10-12℃
4、新确认和规定17个固定点温度值以及借助依据这些固 定点和规定的内插公式分度的标准仪器来实现整个热力 学温标。见表9-1所示：
4.国际实用温标
表9-1 ITS-90温标17固定点温度
9.1.2 测温方法分类及其特点
根据传感器的测温方式，温度基本测量方法通常 可分成接触式和非接触式两大类。
9.1.2
铂电阻测温
1.两线制测量电桥
2.三线制测量电桥
3. 四线制测量原理
RTD为被测热电阻，通过四根电 阻引线将热电阻引入测量设备中， 各引线电阻为RLEAD；恒流源I加到 RTD的两端，RTD另两端接入电压 表VM，由于电压表具有极高的输入 电阻（通常高于100 MΩ），因此流 经电压表的电流可忽略不计，VM两 端电压完全等于RTD两端的电压， 流经RTD的电流完全等于恒流源电 流I。 由此可见，RTD的电阻值精确等 于U/I，与引线电阻无关。
辐射强度测温法
辐射强度测温法辐射强度测温法是一种非接触式温度测量方法，通过测量物体辐射的能量来推算物体的温度。
这种测温方法适用于各种物体，无论是固体、液体还是气体，都可以通过辐射强度测温法来进行温度测量。
辐射强度测温法的原理是基于物体辐射的黑体辐射规律。
根据黑体辐射理论，物体的辐射功率与物体的温度呈四次方关系。
因此，通过测量物体辐射的能量，可以推算出物体的温度。
辐射强度测温法的核心设备是红外辐射测温仪。
红外辐射测温仪通过红外传感器接收物体辐射出的红外辐射能量，并将其转化为温度信号。
红外传感器能够感知物体辐射的红外能量，并将其转化为电信号。
然后，经过处理和计算，红外辐射测温仪将电信号转化为与物体温度相对应的数字显示。
辐射强度测温法具有许多优点。
首先，它是一种非接触式的测温方法，不需要物体与传感器直接接触，因此可以避免传统接触式测温方法可能带来的交叉污染和破坏物体表面的问题。
其次，辐射强度测温法适用于各种物体，无论是固体、液体还是气体，都可以通过该方法来进行温度测量。
此外，辐射强度测温法还具有测量速度快、精度高、可靠性好等优点。
然而，辐射强度测温法也存在一些限制。
首先，由于该方法是基于物体辐射的能量来进行温度测量，因此对于不发光或辐射能量很少的物体，测温精度可能会受到一定影响。
其次，由于环境温度和湿度的影响，辐射强度测温法在一些特殊环境下可能需要进行修正。
此外，对于具有复杂形状或表面特征的物体，由于其辐射能量的分布不均匀，可能需要进行一定的修正和校正。
在实际应用中，辐射强度测温法被广泛应用于各个领域。
在工业领域，它可以用于高温炉窑、熔炼炉、热处理设备等的温度监测和控制。
在医疗领域，它可以用于人体体温的测量，特别是在疫情防控期间，辐射强度测温法成为一种快速、安全、无接触的体温测量方法。
此外，辐射强度测温法还可以应用于建筑物、农业、环境监测等领域。
辐射强度测温法是一种非接触式、快速、准确的温度测量方法，通过测量物体辐射的能量来推算物体的温度。
全辐射测温法的测温原理
全辐射测温法的测温原理全辐射测温法（全辐射温度计）是一种无接触、非接触的测温技术，适用于高温环境中的温度测量。
其测温原理基于黑体辐射定律和红外辐射的特性。
全辐射测温法利用物体本身的热辐射，测量物体表面的温度。
根据热辐射定律，所有物体在一定的温度下都会发出热辐射，且辐射强度与物体温度成正比。
根据斯特藩－玻尔兹曼定律，物体的辐射功率与其绝对温度的四次方成正比。
因此，通过测量物体辐射出的光功率，可以计算出物体的温度。
全辐射温度计主要利用红外辐射进行测量。
红外辐射的波长范围是0.78 - 1000微米，对应的频率范围为300 - 380 THz。
物体在这个波长范围内发出的热辐射，可以通过红外传感器接收到。
红外传感器感应物体发出的红外辐射，并将其转化为电信号。
这个电信号经过转换和处理后，可以得到物体的温度。
全辐射温度计一般由光谱辐射计和温度计两部分组成。
光谱辐射计是一个红外感应器，用来检测物体发出的辐射能量。
光谱辐射计可以根据不同物体的辐射特性，选择合适的波长范围来测量温度。
温度计则根据感应到的辐射能量，通过一系列的转换和计算，计算出物体的温度。
全辐射测温法的原理可以用以下步骤来概括：1. 根据应用需要，选择适合的红外波段来进行测量。
不同物体的辐射特性不同，需要选择适合的波段以获得准确的测温数据。
2. 将红外辐射传感器对准目标物体的表面。
红外辐射传感器可以通过检测物体发出的辐射能量来测量温度。
3. 红外传感器感应到物体发出的红外辐射，将其转化为电信号。
4. 通过光谱分析和滤波技术，将感应到的红外辐射从其他干扰光信号中分离出来。
5. 对传感器得到的电信号进行放大和增强处理，以提高测量的准确度和稳定性。
6. 将处理后的电信号输入到温度计中，进行计算和转换。
7. 根据辐射定律和斯特藩－玻尔兹曼定律，将感应到的辐射功率转化为温度值。
全辐射测温法的优点是非接触、无接触的测量方式，可以在高温环境中进行温度测量，避免了传统接触式温度计可能导致的交叉感染、杂散热等问题。
热辐射实验中的红外测温方法与技巧
热辐射实验中的红外测温方法与技巧随着科技的发展，红外测温技术已经广泛应用于各个领域，特别是在热辐射实验中。
红外测温方法和技巧是确保准确测量温度的关键。
本文将深入探讨红外测温方法和技巧的应用。
一、红外测温原理红外测温技术基于物体的热辐射特性。
热辐射是物体由于它的热量而辐射出来的能量，其中包括红外辐射。
红外辐射与物体的温度相关，温度越高，辐射的红外能量越大。
红外测温仪通过接收物体辐射出来的红外能量，然后将其转换为温度数值。
二、选择合适的红外测温仪在进行热辐射实验时，选择合适的红外测温仪是十分关键的。
要考虑到实验环境的特点、物体表面的反射率等因素。
一般而言，测量较高温度时，应选择波长短的红外测温仪，反之，测量较低温度时，应选择波长长的红外测温仪。
三、准确确定测量点在进行热辐射实验时，需要准确选择测量点。
因为红外测温仪只能对测量点进行点状测温，所以选择合适的测量点是至关重要的。
一般而言，应选择物体表面温度最高或最活跃的区域作为测量点，以确保测量结果的准确性。
四、适当的距离与角度红外测温仪工作时，要考虑到红外能量的传播距离。
一般而言，测量距离越近，测量结果越准确。
同时，要注意红外测温仪与物体表面的角度。
保持垂直角度测量可以减少误差。
五、消除测温结果的干扰在进行热辐射实验时，可能会出现一些干扰因素，如环境温度变化、其他物体的热辐射等。
为了消除这些干扰，可以采取一些措施，如在测量前暴露物体一段时间以使温度稳定，或使用双点测温法对测量结果进行校正。
六、掌握测温仪的使用技巧在使用红外测温仪进行热辐射实验时，掌握一些使用技巧也是非常重要的。
首先，在使用前应对测温仪进行标定，以保证测量结果的准确性。
其次，要注意测温时的环境温度变化，避免温度变化对测量结果造成干扰。
最后，要注意测量的时间间隔，以保证测量的连续性。
七、验证测量结果的准确性在热辐射实验中，验证测量结果的准确性是至关重要的。
可以采取一些验证测量结果的方法，如与传统接触式测温方法进行对比，或者将测量结果与其他相关参数进行比对。
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温度为T的绝对黑体，在单位面积上辐射的总能量与 绝对温度T的四次方成正比即：
E T
4
式中 ：E — 物体在温度T时红外辐 射总能量； T — 物体的绝对温度 ； σ— 斯忒藩-玻尔兹曼常数(σ＝5.6697×10-8Wm-2K-4； ε— 比辐射率，即物体表面辐射本领与黑体辐射本领 之比值，黑体的ε=1 。
热辐射测温理论基础
一、普朗克公式
阐明了绝对黑体的辐射强度与温度及波长的关系：
C2 t
E0 C15 (e
E E0
1) 1
对于灰体，某一波长下的辐射强度等于：
在一定波长下，测量物体的辐射强度，可推算出其温度。 所以只要可得到定波长条件下的辐射强度，就可得温度。
黑体光谱辐射亮度
L与温度为TL的绝对黑体的亮度L0λ 相等，则称TL为这个物 体在波长为λ时的亮度温度。其数学表达式为
E(λ,Τ)= E0(λ,Τ)= E0(λ,ΤL) C1λ-5exp[-C2/(λT)] = C1λ-5exp[-C2/(λTL)] 光学高温计是在波长为λ的单色波长下获得的亮度。 这样，物体的真实温度为：
4）辐射式温度计
– 全辐射高温计 – 全辐射高温计是接受被测物体全部辐射能量 来测定温度的
辐射温度计的敏 感元件，分光电型 与热敏型两大类
2.4.3 红外测温与红外成像测温仪 红外测温原理
全辐射测温是测量物体所辐射出来的全波段 辐射能量来决定物体的温度。它是斯蒂芬—玻尔兹 曼定律的应用，定律表达式为
热电偶的安装
热电偶的选用应该根据被测介质的温度、压力、介质性质、测温时间长 短来选择热电偶和保护套管。其安装地点要有代表性，安装方法要正确，下 图是安装在管道上常用的两种方法。 通过温度变送经放大 后, 再接指示仪表或作 为控制用的信号。
2.4.1 辐射测温原理
辐射式温度计的感温元件通常工作在属于可见光和 红外光的波长区域。辐射式温度计的感温元件使用 的波长范围为0.3—40μm。 相关概念： • 绝对黑体：在任何温度下，均能全部吸收辐射到它 上面的任何辐射能量 • 选择吸收体：对辐射能的吸收(或辐射)除与温度有 关外，还与波长有关 • 灰体：吸收(或辐射)本领与波长无关
3）
比色温度计
• 比色温度计是基于维恩位移定律工作的 根据比色温度的定义，应用维恩公式，可导出物体 的真实温度和其比色温度的关系： ln( 1 / 2 ) 1 1 T TR C 2 (1 / 1 1 / 2 )
比色温度计适于环境条件恶劣的工业现场中使 用，如 :烟雾、水蒸气、灰尘比较严重的钢铁、焦 化和炉窑等应用现场。
C 2TL T TL ln C 2
光学高温计的示意图：
光学高温计在测量物体的温度时，由于要靠手动调节灯 丝的亮度，由眼睛判别灯丝的“隐灭”，故观察误差较大， 也无法实现自动检测和记录。
2）光电温度计
光电温度计采用光电元件作为敏感元件感 受辐射源的亮度变化，并根据被测 物体亮度 与温度的关系确定温度的高低
玻璃加工制造
热成像仪
热成像技术是测温自动检测技术与红外技术的综合应 用。最早用于军事，后在工业、医学和科研工作等方面 获得广泛应用。 • 应用范围：用于场参数测量。 • 工作波段：红外波段。 • 工作原理：利用红外扫描原理来测量物体表面温度分布 与热状态；
Ti30热像仪
红外热像仪原理
热成像技术是测温自动检测技术与红外技术的综合应用。
红外辐射
红外辐射与光波和无线电 波一样，是一种电磁波； 红外热像仪可以接收红外 辐射并将其转换为温度。
X射线
10-4 10-2
紫外线
0.28 0.40
近红外线 红外线短波
0.70
2.00 6.00 8.00
热测量
红外线中波
红外线长波
15.00
微波
104
波长单位为微米 (µm)
红外热像仪工作示意图
电路处理 红外辐射
• 也称单位立体角的光谱辐射强度
Bb
1
Eb
c1 e 1
5
c2 T
1
1
二、维恩公式
温度在3000K以下普朗克公式可用维恩公式代替，维恩
公式表达式为：
Eb c15e
c2 T
当波长一定时，黑体辐射本领就仅仅是温度的函数，即：
M 0 (, T ) f (T )
物 体
红外热图 红外镜头 探测器
红外热像仪是全被动接收仪器，依靠接收目标自 身辐射的红外信号工作，对于其他精密电子仪器 设备没有任何干扰。
红外热像图
•红外热像仪接收目标各部位辐射的红外能量，并将其转 •换为温度值，用不同的颜色标示不同的温度，以热像图 •方式在液晶屏上显示。
可见光图
红外热像图
2.5 测温仪表的选择及安装
W T
4
W—— 物体单位面积所发射的辐射功率，数值上 等于物体的全波辐射出射度； ——物体表面的法向比辐射率； ——斯蒂芬—玻尔兹曼常数； T——物体的绝对温度(K)。
红外线辐射温度计外形
供热、通风及制冷行业应用
汽车检测与维护
电气系统故障诊断
钢铁工业解决方案
水泥回转窑筒体扫描温度测量系统
2.4.2 辐射测温方法及其仪表
光学高温计
• 1.光谱辐射温度计
光电高温计 硅3 .辐射温度计
1） 亮度高温计 依据物体光谱辐射出射度或辐射亮度和其温 度T的关系，可以测出物体的温度。
分类：光学高温计、光电高温计 用光学高温计测量被测物体的温度是“亮度温度”。 亮度温度：在波长为 λ、温度为T时，某物体的辐射亮度
• 非接触式测温元件的选型
•
•
从仪表的灵敏度上讲，光学高温计的灵敏度最高；比色温度计次之；辐 射温度计差一些。故国际温标以基准光学(光电)高温计作为标准温度计。
从测量误差上来讲，随着温度升高，TR、TL的相对误差也增大，而TP的 相对误差维持不变；对于发射率低的物体，其TP与真实温度相差较大，而比 色温度TR的差别最小。
(1) (2) (3) (4) 满足生产工艺对测温提出的要求； 组成测温系统的各基本环节必须配套； 注意仪表工作的环境； 投资少且管理维护方便。
• 接触式测温元件的选型
• 一般在t<500℃的中、低温区，如家用及汽车行业用得较多的是热电阻 或热敏电阻，在t>500℃高温区，如冶金炉窑等热工设备的在线检测中选用 较多的是热电偶。