紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng),、光電探測器,、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成,。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場內(nèi)的目標紅外輻射能量,，視場的大小由測溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號,。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路,，并按照儀器內(nèi)療的算法和目標發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標的溫度值。
 

   在自然界中,，一切溫度高于零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)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(guān)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(jù)的客觀基礎(chǔ),。

黑體是一種理想化的輻射體,，它吸收所有波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過,，其表面的發(fā)射率為1,。但是，自然界中存在的實際物體,，幾乎都不是黑體,，為了弄清和獲得紅外輻射分布規(guī)律，在理論研究中必須選擇合適的模型,，這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型,，從而導(dǎo)出了普朗克黑體輻射的定律，即以波長表示的黑體光譜輻射度,，這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點,，故稱黑體輻射定律。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(gòu)成物體的材料種類,、制備方法,、熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。

 

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(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數(shù)，即發(fā)射率,。該系數(shù)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(shù)值之間。

根據(jù)輻射定律,，只要知道了材料的發(fā)射率,，就知道了任何物體的紅外輻射特性。影響發(fā)射率的主要因紗在：材料種類,、表面粗糙度,、理化結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)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,。

紅外線測溫儀的性能指標及選型

紅外測溫儀的性能指標有：測溫范圍,，顯示分辯率，精度,，工作環(huán)境溫度范圍,，重復(fù)性，相對濕度,，響應(yīng)時間,，電源，響應(yīng)光譜,，尺寸,，大值顯示，重量,，發(fā)射率等選型時要注意：

①確定測溫范圍：測溫范圍是測溫儀重要的一個性能指標。每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范圍,。因此,，用戶的被測溫度范圍一定要考慮準確、周全,，既不要過窄,，也不要過寬。根據(jù)黑體輻射定律,，在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,。

②確定目標尺寸:紅外測溫儀根據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀(輻射比色測溫儀),。對于單色測溫儀，在進行測溫時,，被測目標面積應(yīng)充滿測溫儀視場,。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小于視場,，背景輻射能量就會進入測溫儀的視聲符支干擾測溫讀數(shù),，造成誤差。相反,，如果目標大于測溫儀的視場,，測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。對于雙色測溫儀,，其溫度是由兩個獨立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的,。因此當被測目標很小，不充滿視場,，測量通路上存在煙霧,、塵埃、阻擋,，對輻射能量有衰減時,，都不對測量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。對于細小而又處于運動或震動之中的目標,，雙色測溫儀選擇,。這是由于光線直徑小，有柔性,，可以在彎曲,、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量。

③確定距離系數(shù)(光學(xué)分辨率)：距離系數(shù)由D：S之比確定,，即測溫儀探頭到目標之間的距離D與被測目標直徑之比,。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠離目標之處，而又要測量小的目標,，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀,。光學(xué)分辨率越高，即增大D：S比值,，測溫儀的成本也越高,。如果測溫儀遠離目標，而目標又小,，就應(yīng)選擇高距離系數(shù)的測溫儀,。對于固定焦距的測溫儀，在光學(xué)系統(tǒng)焦點處為光斑小位置，近于和遠于焦點位置光斑都會增大,。存在兩個距離系數(shù),。

④確定波長范圍：目標材料的發(fā)射率和表面特性決定測溫儀的光譜相應(yīng)波長對于高反射率合金材料，有低的或變化的發(fā)射率,。在高溫區(qū),，測量金屬材料的波長是近紅外，可選用0.8～1.0μm,。其他溫區(qū)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(yīng)選擇特殊的波長,。

⑤確定響應(yīng)時間：響應(yīng)時間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應(yīng)速度，定義為到達后讀數(shù)的95%能量所需要時間,，它與光電探測器,、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時間常數(shù)有關(guān)。如果目標的運動速度很快或測量快速加熱的目標時,，要選用快速響應(yīng)紅外測溫儀,，否則達不到足夠的信號響應(yīng)，會降低測量精度,。然而,，并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測溫儀。對于靜止的或目標熱過程存在熱慣性時,，測溫儀的響應(yīng)時間就可以放寬要求了,。

⑥信號處理功能：鑒于離散過程(如零件生產(chǎn))和連續(xù)過程不同，所以要求紅外測溫儀具有多信號處理功能(如峰值保持,、谷值保持,、平均值)可供選用，如測溫傳送帶上的瓶子時,，就要用峰值保持,，其溫度的輸出信號傳送至控制器內(nèi)。否則測溫儀讀出瓶子之間的較低的溫度值,。若用峰值保持,，設(shè)置測溫儀響應(yīng)時間稍長于瓶子之間的時間間隔，這樣至少有一個瓶子總是處于測量之中,。

⑦環(huán)境條件考慮：測溫儀所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響,，應(yīng)予考慮并適當解決，否則會影響測溫精度甚至引起損壞,。當環(huán)境溫度高,，存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下,，可選用廠商提供的保護套,、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng),、空氣吹掃器等附件,。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護測溫儀，實現(xiàn)準確測溫,。在確定附件時,，應(yīng)盡可能要求標準化服務(wù)，以降低安裝成本,。

⑧紅外輻射測溫儀的標定：紅外測溫儀必須經(jīng)過標定才能使它正確地顯示出被測目標的溫度,。如果所用的測溫儀在使用中出現(xiàn)測溫超差，則需退回廠家或維修中心重新標定,。