“测量温度” 体温 气温 热水温度 室内温度等
每天，我们都会在不同的地方测量温度并查看测量的温度值。那么温度是如何测量的呢？
首先，温度到底是什么？
温度是与物体中分子和原子的平均动能成比例的量。换句话说，温度是动能强度的衡量标准；能量越强，温度越高，能量越弱，温度越低。
那么温度是如何测量的呢？
温度测量是通过将被测物体的热量传递到温度传感器来进行的。热的运动有三种现象：（1）热传导，（2）热辐射，（3）对流。
首先，①热传导是将振动能量从热物体传递到冷物体。测量气温的“温度计”和测量体温的“温度计”可以通过将周围的空气温度和体温传导到温度计并达到与温度计相同的温度来读取温度。称为温度传感器的热电偶等接触式温度计利用这种热传导来测量温度。
②热辐射是电磁波从热物体向冷物体的运动。辐射温度计利用热辐射来红外温度仪，与耳温计一样，它们捕获从耳朵内部发出的热能并以非接触方式测量温度。
剩下的③对流是物体本身在空间温度分布上的运动。对流不用于温度测量，因为很难在测量目标和温度传感器之间建立静止关系，而经常使用前述的热传导和热辐射。
热辐射 (红外线)
热辐射跨越紫外线、可见光和红外线区域（图 1）。热辐射定律是由普朗克制定的（普朗克辐射定律）。
下图（图2）表明，首先，随着物体温度的升高，物体发出的热辐射能量变强，其次，随着物体温度的升高，热辐射能量的波长分布发生偏移您可以看到它向一侧移动。
为什么红外温度仪有用？
- 可进行高速温度测量
利用热传导的温度测量是由于被测物体与作为温度传感器的物体之间的接触而发生热传导，并且当作为传感器的物体的温度与被测物体的温度相同时的过程。该方法通过捕捉材料表现出的各种属性的变化来确定温度，但由于热容量的原因，需要一定的时间才能达到相同的温度。 相比之下，红外温度仪可以实现高速温度测量，因为热辐射以光速传播。
- 可进行非接触式温度测量
非接触式测温的优点包括“远程测量”和“无热干扰的测量”。
“远程测量”包括“远距离测量”，例如从地面测量云的温度，“隔离测量”，例如通过窗户测量炉内的温度，“移动测量”物体测量”或使用热传导的温度计有时可用于测量高温物体，这可能会导致传感器部分熔化。
另一方面，“不引起热干扰的测量”是指对于利用热传导的温度计，当传感器与测量对象接触时测量对象的温度发生变化（引起热干扰的测量）。 ，红外温度仪可以在不改变物体的情况下测量其温度。因此，对于薄膜等<测量小热容量物体>、<测量金属的表面温度>非常有效。
辐射率
辐射率是物体相对于完美散热器发出的热辐射的速率。发射最多辐射的理想物体的辐射率率为 1，称为“完美辐射体”或“黑体”。本身不发射任何辐射但完全反射周围环境热辐射的物体，其辐射率0，称为镜面物体。常见物体的辐射率在0到1之间。金属的辐射率存在测量波长越短则发射率越高、测量波长越长则发射率越低的倾向。即使对于相同的材料，如果表面粗糙，则辐射率也趋于较高，并且相同材料的发射率根据表面特性而变化。另外，我在《热辐射》中谈到的普朗克辐射定律假设物体是黑体。
红外温度仪的分类
注意随着温度升高辐射能变强的事实，通过测量能量强度获得温度的类型被称为“能量强度形式”，并且随着温度升高，波长分布向短波长侧移动。通过测量波长分布的变化来获得温度的类型称为“波长分布形式”。
- 能量强度形式
红外温度仪根据整个波长范围内的积分值求得温度的能量强度类型称为 "总"（能量与热力学温度的四次方成正比）。红外温度仪在实际应用中，由于检测元件和光学材料的波长选择性等限制，测量整个波长范围在某些方面比较困难，因此有利于测量的测量波长（如在一定程度上利用大气窗口）受到限制，这被称为 "宽带"。 从单一波长的辐射能量强度确定温度的能量强度类型称为 "单色温度计"，而从相对较窄的波长范围内的辐射能量强度确定温度的类型称为 "窄带宽红外温度仪根据相对较窄波长范围内的辐射能量强度确定温度的类型称为 "窄带"。 - 波长分布形状
在“波长分布类型”中，测量两个波长的辐射能量并根据比率测量温度的类型被称为“双色温度计”，以捕获波长分布。
红外温度仪的结构
红外温度仪由捕获光的“聚光系统”、将捕获的光转换为电信号的“光电转换系统”以及将转换后的电信号作为与温度对应的信号输出的“电气系统”组成。由三个要素组成。
固定焦点型、可动焦点型
根据红外温度仪与被测物体之间的距离来调整镜头焦点的类型称为可动焦点型，不需要调焦的类型称为固定焦点型。
测量对象的大小和距离
通过检查红外温度仪与被测物体的距离以及被测物体的尺寸来选择型号。与被测物体尺寸关系的指导原则是测量直径的1.5倍以上。对于可移动焦点式红外温度仪，测量距离/测量直径称为距离系数，如果要在1000毫米的距离测量10毫米的尺寸，则选择距离系数为100的红外温度仪。 距离系数可用，例如 50、100、200 和 300。最小目标尺寸约为2mm，如果想要更小，还可以使用近摄镜头。 对于定焦红外温度仪根据目标尺寸与距离的关系图选择格式。
检测元件
“光电转换系统”将聚光系统（透镜、镜子、光纤）捕获的光转换为电信号。该装置被称为“检测元件”。检测元件有两种类型：光电型，利用元件的电特性直接响应光信号而变化的事实；以及热电型，接收光信号作为热量并利用该热变化。
| 分类 | 原理 | 波长特性 | 响应性 | 检测元件代表例 |
|---|
| 热电型 | 光-热-电 | 平坦型 | 慢 | 热电元件 (PE)、热电堆 |
| 光电型 | 光-电 | 山形 | 快 | PbSe、PbS、Ge、MCT、InGaAs、Si |
透镜一体型和光纤型
在红外温度仪中，捕获热辐射的聚光透镜（聚光系统）通常与主体（光电转换系统+电气系统）集成在一起，但聚光透镜与主体分离，两者之间通过光纤连接还提供光纤版本。光纤型具有以下优点：尖端可以做得很小，光路可以灵活弯曲，并且可以在不易受电磁感应影响的防爆环境中使用。
视野缺损
如果有障碍物进入红外温度仪的测量光路，热辐射能量就会降低，导致读数误差。这称为视野丧失。
