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漫谈红外辐射测温仪
作者：李淑香
来源：《硅谷》2008年第16期
[摘要]介绍红外辐射测温仪的测温原理、特点和广应用及检定状况，辐射温度计检定中存在的问题。
[关键词]红外辐射 测温仪
中图分类号：TH7 文献标识码：A 文章编号：16717597(2008)0820014－02 一、概述
在测温领域中，通常按传感器与被测温场之间的关系，将测温方法分为接触测温法和非接触测温法。后者是利用传感器（探测器）将物体辐射的能量转换成随温度而变的光电信号，并由配套仪器将此信号按温度单位显示，从而达到测温目的。故这种测温方法也称为辐射测温法。
辐射测温与接触测温的不同点在于它测温时探测器不必与被测物体相接触，探测元件不会破坏被测物体的温场分布，也不必与被测区域达到热平衡。通常探测器采用光电敏感元件，故灵敏度高、反应速度快、动态响应好、能实现远距离自动测温。又因这种测温法是依据热辐射基本定律，可以直接测量热力学温度。在理论上具有无限测量上限，能测得相对高的温度，随着新型多元探测器的出现，计算机和微电子技术的不断发展和运用，这种测温方法显示出广阔的前景。在一些特定条件下，在很宽温度范围内能实现准确和可靠的测量。
为了适应现场测温条件和被测对象的需要，在热辐射测温方面，其光学系统改用透射红外的材料，接收能量的探测器选用有利于红外光能量转换的器件。从而，开发了一种工作于红外波段的光学、辐射或比色温度计，这种仪器统称为红外温度计。红外波段范围宽，既适合高温也适合低温。仪器的探测器可以选择响应速度快的器件，以实现性能好，灵敏度高的红外测温法。随着电子线路和计算机及显示技术的进展和应用，这类仪器已迅速地发展起来。至今这类温度计在低温范围可测到－50℃，高温区域可测到3000℃，有的红外温度计的测量精度优于1%t（t为测量值），最佳响应时间为0.01ms。
二、红外辐射测温仪的应用
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红外辐射测温仪不需与被测物接触，能直接测量工件自身的表面温度。它响应速度快，能实时反映工件温度变化。它比热电偶使用寿命长，可以取代消耗量很大的热电偶。由于上述特点，无论在生产工艺的质量控制方面还是在经济效益方面都将发生巨大的作用。所以尽管它的应用技术比使用传统的测温方法复杂，它还是越来越受到人们的重视并取得了广泛的应用。 钢铁工业钢铁工业是应用红外辐射测温仪最多的行业，其中又以轧钢应用最广泛。 焦化工业焦化炉传统的测温方法是用光学高温计测量炉顶温度，这种测温方法劳动条件艰苦，收集数据不及时，不全面和人为因素干扰大。用数十个红外辐射测温探头测量蓄热室的温度，用一台计算机收集和处理全部数据。由于红外辐射探测头的寿命比热电偶长，维护和更换的工作量少，所以经济效益较好。
金属热处理金属热处理常常需用感应加热，热电偶在这种场所不能应用，多采用红外辐射测温仪。
某些工件需在运动中进入油槽或水槽淬火，淬火前的温度只能用红外辐射测温仪测量。有些工件是在转动过程中喷水淬火，产生大量水汽，也只能使用加空气吹扫器的红外辐射测温仪。
在盐浴热处理工艺中，传统的方法是用热电偶。由于强腐蚀，损耗非常严重。用带空气吹扫器的红外辐射测温仪取代热电偶可以大大提高经济效益。 建材工业水泥生产采用两 种窑炉，立式窑和回转窑。
陶瓷窑和砖窑的热电偶测温仍是可行的方法。但从经济效益考虑，有用红外辐射测温仪可能减少热电偶的大量损耗。
玻璃板的退火、弯曲和玻璃光纤、石英光纤的拉制，都需要使用红外辐射。
电力工业在电力工业中主要使用便携式测温仪测量高压开关框内元件的温度和高压线夹的温度。传统腊片测温不方便、不准确，有时也不安全。高压线夹测温要求测温仪具有300至500的距离系数。用红外测温仪可以很方便地监测。
交通运输交通运输中应用红外测温仪最广泛的是火车轴温报警系统。这些测温仪按装在铁路两侧，它们都具有良好地防法，防雨、防雪、防风砂、防日晒和抗震性能。这个系统还配备大量便携式低温测温仪，以便对报警的轴温进行人工探测。在火车和轮船运行过程中，可以用便携式测温仪监测发动机部件的温升情况，以便及时发现故障。
塑料工业在塑料工业中，材料合成、注塑、成形和拉膜等工艺中广泛使用红外测温仪。
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国防工业在国防科研和生产中红外辐射测温更是重要的检测手段。如火箭和飞机尾喷管的温度，核燃料生产和废料生产和废料处理的温度，弹药混合研磨的温度，枪炮身管的温度，火箭、飞机、舰船、车辆蒙皮的温度，弹药爆炸温度等，它们都需要使用许多性能独特的专用测温仪和通用测温仪。
其他领域在其他领域中应用红外辐射测温仪的例子有：纺织工业中的织物烘烤、拉幅定形等，造纸工业中的煮沸、烘烤、塑料涂层、纸制品成形等，橡胶工业中的加热、挤压、碎片、铸模等，制药工业中的药丸壳、凸包挤压包装、药瓶退火、药液杀菌等，食品工业中的烘烤、烘干、制糖、化糖、搅拌、热熔胶封等，道路修筑中的石子干燥、沥清混合等，在节能工作中的建筑物和管道的漏热损失、烟道温度、窑炉燃烧状态监测等。
三、红外辐射测温仪的检定状况
近几年来，辐射温度计的使用数量急剧增加，据初步估计，每年新增加的辐射温度计数量在万台以上，尤其是“非典”期间，一次增加的数量保守估计大约在10万台以上。这些辐射温度计中，大约数量90%以上的工作波长在红外波段，所以也称为红外温度计。过去老式的光学高温计，已经逐步被淘汰。
早期，红外温度计的使用量较少，辐射温度计的检定工作在工业企业中，实际上没有开展。由于红外温度计的使用数量的增加，红外温度计的检定工作才开始重现。尤其是近5年里，不少省级计量机构开始建立红外温度计检定装置，所以准确地说，红外温度计的检定是近5年内才展开的。
红外温度计在钢铁企业使用较多，近5年来，钢铁企业开始改造和更换新的红外温度计检定设备，建立红外温度计的检定标准。目前尚未建标的大型钢铁企业为数不多。对于红外温度计检定工作的开展，钢铁企业在国内大型企业中是走在前面的。
对于列车提速，安全运行是铁路系统的首要工作，为了监察列车运行中轴温情况，铁路部门采用红外温度计进行测量检查，并且已经配备一定数量的红外温度计。
由于红外温度计的检定工作开展较晚，目前仍然在发展和完善中。根据调查，从大中型企业的建标情况和省级计量所的检定数量来看，每年检定数量和在使用的红外温度计的数量，仍然有较大的差距，很多使用的红外温度计可能没有做到按周期检定，尤其是在“非典”期间使用的人体辐射温度计，更多的没有进行检定。