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红外测温原理

Infrared Thermometry Principle

定义

红外测温是基于普朗克黑体辐射定律,通过测量物体表面辐射的红外能量推算其表面温度的非接触式测温方法,无需与被测物接触即可完成测量。

Infrared temperature measurement is a non-contact temperature measurement method based on Planck's blackbody radiation law, which calculates the surface temperature by measuring the infrared energy radiated from the object's surface without requiring contact with the measured object.

别名

红外测温技术原理IR 测温原理

详细解释

一切温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体都会向外辐射红外能量,其辐射强度与物体绝对温度的四次方成正比(斯特藩 - 玻尔兹曼定律:E = ε·σ·T⁴)。红外测温仪正是利用这一规律工作的。 完整的红外测温链路包含 5 个环节: 1. 辐射收集:光学系统(透镜/反射镜)将被测物的红外辐射汇聚到探测器 2. 波段选择:滤光片选取特定波段(常用 8–14μm 长波、3–5μm 中波) 3. 光电转换:红外探测器(热电堆、热释电、InGaAs、HgCdTe 等)将辐射转换为电信号 4. 信号处理:放大、A/D 转换、温度算法解算 5. 发射率修正:根据被测物材质设置发射率 ε(0.01–1.00),消除材质差异引起的误差 红外测温的核心优势是非接触、响应快(< 1s)、可测运动物体与高温物体;核心局限是只能测表面温度、易受发射率、环境辐射、空气介质(水汽、CO₂)影响。

计算公式

普朗克定律:$M_λ = \frac{2πhc²}{λ⁵} · \frac{1}{e^{hc/λkT}-1}$ | 斯特藩 - 玻尔兹曼:$E = ε·σ·T⁴$ | 维恩位移定律:$λ_{max} · T = 2898 μm·K$

典型值

{"低温测量": "-50~500℃ 选长波 8–14μm", "高温测量": "500~3000℃ 选短波 0.7–1.6μm", "金属发射率": "0.05–0.4", "塑料/陶瓷发射率": "0.85–0.95", "人体皮肤发射率": "0.98"}

单位

℃(温度)/ μm(波长)

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