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红外辐射温度测量技术综述 郑兆平( 武汉约克仪器公司 摘 要 本文简要说明了红外辐射温度测量技术的发展过程及其工作原理，介绍了红外辐射测温仪的性能和特点，以及使用过程中的注意要点和一些经验。 关键词 红外辐射 温度测量 发射率 Summary on the Infrared Radiation Temperature Measurement Technology Zheng-Zhaoping Wuhan Yorkinstrument Company Abstract The development and principle of the infrared radiation temperature measurement technology are explained in this paper. The performances and characteristics of the technology are introduced. The authors also give some advice about its applications. Key words infrared radiation temperature measurement emissivity 1 前言 最早的辐射测温计是人的眼睛，人们根据被加热物体颜色或亮度的变化来粗略估计物体的温度。1828年，M.Sweeny用凹面镜和水银温度计制成了第一个辐射温度计。十九世纪末、二十世纪初，在Kelvin（开尔文）、Kirchhoff（基尔霍夫）以及Wein（维恩）和Planck（普朗克）等人得出正确的热辐射规律的基础上，出现了消隐灯丝光学高温计和在此基础上改进而得的光电高温计。根据Stefan-Boltzman（斯蒂芬-玻尔兹曼）定律，1931年，第一批商用全辐射测温仪问世。在上世纪60年代以后，随着红外探测器件、光学技术、集成电路、微电子计算机等的迅速发展，出现了双色测温仪、光纤测温仪、扫描测温仪、成像测温仪等。红外辐射温度计已应用于工农业生产各个部门。 2 测量原理[1] 辐射测温仪是利用物体辐射能量的大小及其按波长的分布都与其温度有关的原理制成的。 2.1一般概念 一切温度高于绝对零度的物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，其辐射能包括各种波长，其中波长范围在0.76~1000μm间的称为红外光波。红外光具有很强的温度效应，这正是辐射测温技术所感兴趣的。 2.2基尔霍夫定律 该定律指出，在任何温度和波长下，一个热平衡不透明腔体的发射率等于其吸收率，即： （1） 式中：—发射率；—吸收率。 而根据能量守恒，有： （2） 式中：—吸收率；—反射率；—透射率。 对于不透明材料，=0，即，以及： （3） 式（3）表明，高反射表面一定是弱发射率，这一点对掌握辐射测温很重要。 对于黑体，有=0，=0，即： （4） 2.3普朗克分布定律 普朗克分布定律揭示了黑体辐射能量在不同温度下按波长的分布规律，其数学表达式为： （5） 式中，—黑体辐射出度，W/(m2?μm)； —第一辐射常数，=3.7415×108 W?cm-2?μm4； —第二辐射常数，=1.43879×104μm?K； —波长，μm； —绝对温度，K。 图1给出了温度从1000K~1800K范围的黑体辐射出度曲线。 λ（μm） 图1 普朗克定律 由图中可以看出，黑体辐射出度（曲线下的面积）随着温度增加而迅速增加，黑体辐射出度的峰值波长随温度增加而向短波方向移动。该定律表述了黑体温度、辐射波长和能量之间的依赖关系，是单色辐射测温仪的理论基础。 2.4 斯蒂芬-玻尔兹曼定律 将式（5）对波长从0~∞积分，得： 4 （6） 式中，—黑体全辐射度，W/m2； —斯蒂芬-玻尔兹曼常数，=5.6697×10-8 W/(m2?K) 该定律表明，黑体的全辐射度与其绝对温度的四次方成正比，是全辐射测温仪的理论基础。 3 测量仪表 3.1按工作原理分类 辐射测温仪按工作原理可分为“亮度测温仪”和“辐射比测温