非接触式测温仪的选型研究

　　1 前言

　　物体的冷热程度常用温度表示，按温度计的感温部分是否与被测物体相接触分类，可分为接触式和非接触式测温两种方式。接触式测温优点是温度计的感温部分与被测物体有良好的接触，测量精度高，缺点是会改变被测物体的温度场。对于小热容量和运动物体的温度，由于物体的导热性将产生很大的测量误差，采用接触式测量比较困难，一般选用非接触式测温仪。

　　2 非接触测温仪的分类

　　非接触测温仪有一套光学系统、感温元件和显示仪表。非接触测温仪的分类有很多种，但从原理上分有亮度式测温仪和比色式测温仪。

　　亮度式测温仪指测出物体在某一波长(实际上为某一波长段)上的辐射能量，经辐射率εT,校正后确定被测物体的温度。亮度法优点为抗干扰能力强。缺点为接受的辐射能量较小。

　　比色式测温仪指测出物体在两个特定波长段上的辐射能比值，经辐射率εT，修正后确定被测物体的温度。即比色测温仪可以克服被测目标不能充满视场和发射率的影响，也克服光路系统的某些干扰。适应能力强，物体辐射率较小，因此仪表示值接近真实温度，但结构比较复杂，价格较高。

　　3 非接触测温仪的测量原理

　　非接触式测温仪在工业上主要以辐射式测温为主，通过检测被测对象表面所发出的红外辐射线能量并转化成与温度相对应的电信号，就可测量物体的温度(即利用物体的辐射能随温度而变化的原理制成，因此在测量时不会破坏被测对象的温度场。由斯蒂芬一玻尔兹曼定律可知，物体温度愈高，辐射功率愈大。

　　式中：

　　M(T )为黑体全辐射度;

　　T 为黑体绝对温度;

　　б为斯蒂芬一玻尔兹曼常数。

　　该定律表明，黑体的全辐射度与其绝对温度的4次方成正比。自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖干辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料、热过程及表面状态和环境条件等因素有关。

　　3.1 亮度式测温仪和比色式测温仪的原理

　　亮度式测温仪是根据测温元件接受被测目标辐射功率的大小来测定温度。理论基础为普朗克定律。表达式为：

　　式中：

　　E

　　λ(T)

　　为黑体的单色辐射强度;

　　ε为物体的发射率;

　　λ为波长;

　　T为物体的绝对温度;

　　e为自然对底数;

　　C1为普朗克第一辐射常数;

　　C2为普朗克第二辐射常数，辐射强度的大小和绝对温度及辐射波长有关。