学文网摘要：温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上讲是物体分子热运动的剧烈程度。而温度计是判断和测量温度的仪器。测量温度的方法有很多种，温度计也大致分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表两类。从测温范围来看，在低温区域（550℃）通常采用辐射式非接触温度计。
关键词：辐射 测温 工作原理 计量检定
中***分类号：O434文献标识码： A
温度在计量检定的各个项目中已是最重要的参数之一。尤其在热工测量过程中，温度的精准程度已成为决定实验成败的关键。因此本文就温度测量工具中比较常用的辐射式温度计的工作原理、应用及计量检定要求进行一些介绍。
一、辐射式温度计的工作原理
辐射式温度计又称红外测温仪，是由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。被测物体和反馈源的辐射线经调制器调制后输入到红外检测器，两信号的差值经反放大器放大并控制反馈源的温度，使反馈源的光谱辐射亮度和物体的光谱辐射亮度一样，显示器即指出被测物体的亮度温度。
二、辐射式温度计的应用
1、确定测量范围：测量范围是辐射式温度计最重要的一个性能指标，用户的被测温度范围一定要考虑准确、周全，既不要过窄，也不要过宽。根据黑体辐射定律，在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化。
2、确定目标尺寸：辐射式温度计根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪。对于单色测温仪，在进行测温时，被测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射能量就会进入测温仪的视声符支干扰测温读数，造成误差。相反，如果目标大于测温仪的视场，测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。对于双色测温仪，其温度是由两个***的波长带内辐射能量的比值来确定的。因此对于细小而又处于运动或震动之中的目标，双色测温仪是最佳选择。这是由于光线直径小，有柔性，可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量。
3、确定距离系数：距离系数由D：S之比确定，即测温仪探头到目标之间的距离D与被测目标直径之比。如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处，而又要测量小的目标，就应选择高光学分辨率的测温仪。光学分辨率越高，即增大D：S比值，如果测温仪远离目标，而目标又小，就应选择高距离系数的测温仪。对于固定焦距的测温仪，在光学系统焦点处为光斑最小位置，近于和远于焦点位置光斑都会增大。
4、确定波长范围：目标材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱相应波长对于高反射率合金材料，有低的或变化的发射率。在高温区，测量金属材料的最佳波长是近红外，可选用0.8～1.0μm。其他温区可选用1.6μm,2.2μm和3.9μm。由于有些材料在一定波长上是透明的，红外能量会穿透这些材料，对这种材料应选择特殊的波长。
5、确定响应时间：响应时间表示辐射式温度计对被测温度变化的反应速度，定义为到达最后读数的95%能量所需要时间，它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。如果目标的运动速度很快或测量快速加热的目标时，要选用快速响应辐射式温度计，否则达不到足够的信号响应，会降低测量精度。然而，并不是所有应用都要求快速响应的红外测温仪。对于静止的或目标热过程存在热惯性时，测温仪的响应时间就可以放宽要求了。
6、信号处理功能：鉴于离散过程和连续过程不同，所以要求辐射式温度计具有多信号处理功能（如峰值保持、谷值保持、平均值）可供选用。
三、计量检定的要求
辐射式温度计必须经过标定才能使它正确地显示出被测目标的温度。将温度计按设计距离，安装在检定工作台上。有瞄准系统温度计的用辅助光源照射在辐射靶上(靶心应有一明确标记或用放置靶面附近的光阑小孔代替靶心)，调节工作台和温度计，使温度计分划板上的标记对准靶心。然后，在炉口放置小孔光阑，视温度计分划板上的标记是否对准该光阑中心。经反复调整，最终使温度计分划板上的标记、炉口光阑中心和靶心三者同轴。没有瞄准系统温度计的，调节辐射源和温度计，使二者同轴，对温度计读数。然后，使温度计各个方位上微动，再进行读数。若前后读数基本一致，可认为瞄准正确，否则应重新瞄准。对需要预热的温度计和电测设备，按规定时间进行预热。温度计有发射率修正功能的，将发射率设置为1.00。根据标准器检定证书给出的数据，调整辐射源的温度处于第一个检定点，稳定20分钟后进行读数。
标准器和温度计每次各读取1个读数，取两次读数的平均值作为该检定点的读数结果。标准器的读数结果偏离检定点不得大于3℃。每个检定点的读数分散值，标准器不得大于0.5℃，温度计不得大于2℃。否则应检查控温和瞄准情况，并重新读数。检定中若温度计不能提供稳定读数(超过基本误差限的二分之一)，应对温度计进行检查，并停止检定。检定点应选取下限值附近、上限值附近和中间数点，亦可按用户要求选点，一般不少于三点。检定一般由低温向高温进行。
四、影响测量的因素
1、测温目标大小与测温距离的关系：在不同距离处，可测的目标的有效直径D是不同的，因而在测量小目标时要注意目标距离。红外测温仪距离系数K的定义为：被测目标的距离L与被测目标的直径D之比，即K=L/D
2、选择被测物质发射率：红外测温仪一般都是按黑体（发射率ε=1.00）分度的，而实际上，物质的发射率都小于1.00。因此，在需要测量目标的真实温度时，须设置发射率值。物质发射率可从《辐射测温中有关物体发射率的数据》中查得。
3、强光背景里目标的测量：若被测目标有较亮背景光（特别是受太阳光或强灯直射），则测量的准确性将受到影响，因此可用物遮挡直射目标的强光以消除背景光干扰。
4、小目标的测量
⑴ 应将测温仪固定在三角架上。
⑵ 需要精确调焦，即：用目镜中小黑点对准目标（目标应充满小黑点），将镜头前后调整，眼睛稍微晃动，如果被测小黑圆点之间没有相对运动，则调焦就已完成。
5.温度输出功能
（1）数字信号输出――RS232、RS485，温度信号远传
（2）模拟信号输出――0～5V，1～5V，0～10V，0/4～20毫安，可以加入闭环控制中。
（3）高报警、低报警─生产过程中要求控制温度在某个范围里,可设置高,低报警值。高报警：在高报警设置打开的情况下，当温度高于高报警值，相应的LED灯闪烁，蜂鸣器响，并有AH常开继电器接通。
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