红外测温原理

红外测温有几种方法，这里只介绍全辐射测温。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。它是斯忒藩一玻尔兹曼定律的应用，定律表达式为

式中，形为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出度;ε为物体表面的法向比发射率;盯为斯忒藩一玻尔兹曼常数;T为物体的热力学温度(K)。

红外辐射测温仪结构原理如图1所示。

图1　红外测温仪结构原理

它由光学系统、调制器、红外传感器、放大器和指示器等部分组成。光学系统可以是透射式的，也可以是反射式的。透射式光学系统的部件是用红外光学材料制成的，根据红外波长选择光学材料。一般测量高温(700℃以上)仪器，有用波段主要在0.76～3μm的近红外区，可选用一般光学玻璃或石英等材料。测量中温(100～700℃)仪器，有用波段主要在3～5μm的中红外区，通常采用氟化镁、氧化镁等热压光学材料。测量低温(100℃以下)仪器，其有用波段主要在5～14μm的中远红外波段，一般采用锗、硅、热压硫化锌等材料。并通常还在镜片表面蒸镀红外增透层，一方面滤掉不需要的波段，另一方面增大有用波段的透射率。反射式光学系统多用凹面玻璃反射镜，表面镀金、铝或镍铬等在红外波段反射率很高的材料。

调制器就是把红外辐射调制成交变辐射的装置。一般是用微电机带动一个齿轮盘或等距离孔盘，通过齿轮盘或带孔盘旋转，切割入射辐射而使投射到红外传感器上的辐射信号成交变的。因为系统对交变信号处理比较容易，并能取得较高的信噪比。

红外传感器是接收目标辐射并转换为电信号的器件。选用哪种传感器要根据目标辐射的波段与能量等实际情况确定。