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紅外光電探測器在測溫方面的應用
閱讀：2025 發布時間：2016-12-23一、工作原理
一切溫度高于零度（-273℃）的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布——與它的表面溫度有著十分密切的關系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的客觀基礎。
物體發射率對輻射測溫的影響：自然界中存在的實際物體，幾乎都不是黑體。所有實際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外，還與構成物體的材料種類、制備方法、熱過程以及表面狀態和環境條件等因素有關。因此，為使黑體輻射定律適用于所有實際物體，必須引入一個與材料性質及表面狀態有關的比例系數，即發射率。該系數表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小于1的數值之間。根據輻射定律，只要知道了材料的發射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。
影響發射率的主要因素在：材料種類、表面粗糙度、理化結構和材料厚度等。
當用紅外輻射測溫儀測量目標的溫度時首先要測量出目標在其波段范圍內的紅外輻射量，然后由測溫儀計算出被測目標的溫度。單色測溫儀與波段內的輻射量成比例；雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。
紅外測溫儀由以下四個部分組成，即光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理和顯示輸出。光學系統收集目標的輻射能，并將它聚焦在探測器上（探測器置于光學系統的象平面上），視場的大小由測溫儀的光學零件以及位置決定。紅外能量聚焦在光電探測儀上并轉變為相應的電信號。該信號經過放大器和信號處理電路按照儀器內部的算法和目標發射率校正后轉變為被測目標的溫度值。
紅外測溫儀方塊圖
探測器類型的選擇與測溫儀的工作波段有關。選擇工作波段的原則是：在所選工作波段內目標輻射功率大、發射率較高、大氣吸收小、有合適的高靈敏度的探測器等。一般用于高溫測量（800℃以上）時，選擇波長短、光譜帶寬很窄的波段范圍，這就是亮度測溫儀，低于800℃的目標，則選波長較長，光譜帶寬很寬的工作波段，通常稱寬波段的測溫儀為部分輻射測溫儀。亮度測溫儀可選擇光電探測器；部分輻射測溫儀和全輻射測溫儀可采用熱電探測器或光電探測器。
二、確定紅外測溫儀波長范圍
目標材料的發射率和表面特性決定紅外測溫儀的光譜相應波長對于高反射率合金材料，有低的或變化的發射率。在高溫區，測量金屬材料的zui*波長是近紅外，可選用0.8～1.0μm。其他溫區可選用1.6μm,2.2μm和3.9μm。由于有些材料在一定波長上是透明的，紅外能量會穿透這些材料，對這種材料應選擇特殊的波長。如測量玻璃內部溫度選用1.0μm，2.2μm和3.9μm（被測玻璃要很厚，否則會透過）波長；測玻璃表面溫度選用5.0μm；測低溫區選用8～14μm為宜。如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm，聚酯類選用4.3μm或7.9μm，厚度超過0.4mm的選用8-14μm。如測火焰中的CO用窄帶4.64μm，測火焰中的NO2用4.47μm。
玻璃行業：溫度段：150℃-1800℃； 波段：5um
薄膜塑料行業：溫度段：10℃-800℃； 波段：7.9um
其他行業：溫度段：600℃-3000℃； 波段：1um
溫度段：200℃-1800℃ 波段：1.6um