紅外溫度計(jì)——精確測量溫度的新方法

　　溫差電堆檢測IR輻射并根據(jù)客戶要求提供在多個(gè)范圍內(nèi)校準(zhǔn)過的輸出信號。

　　溫差電堆感應(yīng)器的IR吸收器與一組熱偶相連接。熱偶的冷觸連接到已知參照。這些熱電偶檢測物體溫度。感應(yīng)器的環(huán)境溫度用熱敏電阻檢測。通常輸出大小為微伏單位級。

　　溫差電堆通常有四個(gè)引腳，其中兩個(gè)在一系列熱電偶上提供電壓，其他兩個(gè)引腳用于檢測熱敏電阻。感應(yīng)器生成的電壓與紅外入射輻射強(qiáng)度成正比。由于所有物體都發(fā)出一定強(qiáng)度的IR輻射，我們可根據(jù)感應(yīng)器信號推算出物體溫度。該輻射大小是溫度的嚴(yán)格函數(shù)。溫度為Tobj的物體發(fā)出的總輻射Pobj可表述為：

　　方程式1

　　其中，σ為斯忒藩-玻耳茲曼常數(shù)，而就是所謂的物體放射因數(shù)(輻射系數(shù))。在理想情況下，的值為1和0。對大多數(shù)物質(zhì)而言，放射因數(shù)在0.85到0.95之間。方程式1稱為斯忒藩-玻耳茲曼定律。

　　熱平衡方程式表明，感應(yīng)器接收到的凈功率Prad與兩個(gè)溫度Tobj和Tamb相關(guān)。在大多數(shù)情況下，儀器的溫度Tobj等于(或接近)環(huán)境溫度Tamb。因此，我們將此溫度稱作環(huán)境溫度Ta。Tobj溫度情況下從物體接收到的總熱量Prad計(jì)算如下：

　　方程式2

　　入射輻射Prad的大小也取決于感應(yīng)器接收輻射Ø的錐形開口處角度。物體和感應(yīng)器的輻射系數(shù)等同于。感應(yīng)器生成的電壓Vtp與入射輻射Prad成正比。

　　方程式3

　　方程式4

　　其中，s是敏感度，k是校準(zhǔn)常量，而是輻射系數(shù)。

　　通常，熱偶的敏感度在微伏級水平。如果環(huán)境溫度固定，則能給出Vtp和Tobj之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，我們也可從感應(yīng)器制造商提供的查詢表中來獲得物體溫度。我們從圖2中清晰地看出，Vtp隨環(huán)境溫度(Ta)而變化。補(bǔ)償環(huán)境溫度，就能得到正確的物體溫度。