為什么是“紅外”？

我們剛說(shuō)的測(cè)溫槍，基本上是采用紅外測(cè)溫法。為什么會(huì)是“紅外”呢？

 

英國(guó)物理學(xué)家 F。 W。 赫胥爾在 1800 年作各色光研究時(shí)發(fā)現(xiàn)了紅外線，當(dāng)時(shí)稱作“不可見(jiàn)之光”，赫胥爾用三棱鏡將太陽(yáng)光分解，并在各色光位置上放上溫度計(jì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)位于紅外線位置的溫度計(jì)升溫最快，紅外線熱作用強(qiáng)。之后人們花了一百多年的時(shí)間認(rèn)識(shí)紅外輻射的電磁本質(zhì)，了解探索熱輻射的基本規(guī)律，隨著光學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)等不斷發(fā)展，紅外技術(shù)也日趨完善，其中紅外測(cè)溫技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，其原理是利用物體表面的紅外輻射來(lái)求得被測(cè)溫度的。

 

任何物體只要它的溫度高于絕對(duì)零度（-273 度），就有熱能轉(zhuǎn)變的熱輻射向外部發(fā)射，物體溫度不同，其輻射出的能量不同，且輻射波的波長(zhǎng)也不同，但總是包含著紅外輻射在內(nèi)，當(dāng)物體的溫度在千攝氏度以下時(shí)，其熱輻射中最強(qiáng)的電磁波是紅外波。

 

依據(jù)此原理，紅外測(cè)溫槍基本的測(cè)溫過(guò)程是這樣的：由人體發(fā)射出的能量經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)匯聚到紅外探測(cè)器上，探測(cè)器將入射的輻射轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)，電壓信號(hào)送入接收系統(tǒng)后，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理及曲線自動(dòng)擬合，最后準(zhǔn)確推算出被測(cè)人體溫度，以數(shù)字方式顯示輸出。

 

那測(cè)到紅外輻射能量是怎么計(jì)算出物體溫度，它們之間一個(gè)什么樣的關(guān)系呢？

 

19 世紀(jì)科學(xué)家斯特藩和玻耳茲曼通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算得出了黑體輻射定律：MB（T） = σT4 （σ為常數(shù)），這個(gè)定律告訴我們，單位時(shí)間從黑體單位面積上輻射出的總輻射能和其本身的熱力學(xué)溫度的 4 次方成正比。

 

當(dāng)然實(shí)際物體（非黑體） 的輻射定律一般比較復(fù)雜，需借助于黑體的輻射定律來(lái)研究，主要是受物體的發(fā)射率影響，不同物體的發(fā)射率不同，可通過(guò)查表或?qū)嶒?yàn)得到，紅外測(cè)溫槍可以因物體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、厚度等等所導(dǎo)致的紅外幅射力誤差作出校正，比較準(zhǔn)確地測(cè)出該物體的表面溫度。

 

“紅外測(cè)溫槍”靠譜嗎？

影響測(cè)量結(jié)果的原因是多方面的。

 

其一，客觀物理因素：

 

由于“黑體輻射定律”是在工作物質(zhì)是理論黑體的情況下演算的，而生活中物質(zhì)因?yàn)椴馁|(zhì)關(guān)系都是屬于不同“純度”的黑體，這個(gè)純度用“發(fā)射率”來(lái)表示。

 

理論黑體的發(fā)射率是 1，平時(shí)我們測(cè)溫槍用的大多數(shù)都是 0.95 的發(fā)射率，這適用于生活中大多數(shù)的情況。所以你可以觀察一下，你能見(jiàn)到的測(cè)溫槍顯示屏基本上都會(huì)寫(xiě)著“0.95”的字樣。

 

但這個(gè) 0.95 畢竟是根據(jù)被測(cè)物的材質(zhì)而定的浮動(dòng)值，這是測(cè)溫槍很難絕對(duì)準(zhǔn)確的原因之一。

 

其二，污染因素：

 

由于信息是通過(guò)電磁輻射（光）傳導(dǎo)的，這不可避免的會(huì)受到煙塵和水蒸氣等外界因素的影響；另外，機(jī)器入射口處的透鏡污染也是干擾項(xiàng)的一環(huán)。

 

其三，機(jī)器精度：

 

因?yàn)槌杀驹?，我們平時(shí)所用的測(cè)溫槍大多沒(méi)有用更精確的雙色測(cè)溫法技術(shù)，內(nèi)部元件的精細(xì)度也參差不齊；再有就是使用時(shí)的距離誤差導(dǎo)致的數(shù)值波動(dòng)了。

 

但是，這些有限的缺點(diǎn)還是很難成為我們拒絕測(cè)溫槍的理由。

 

現(xiàn)在我們正在使用的紅外測(cè)溫槍，比傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)測(cè)溫方式還是優(yōu)秀太多了——響應(yīng)時(shí)間短、測(cè)溫效率高，不用接觸被測(cè)物體依然可以有著相對(duì)可靠的準(zhǔn)確度，同時(shí)制作成本低廉，操作起來(lái)也足夠方便。

 

所以反過(guò)來(lái)想想，有這么多客觀因素的影響，紅外測(cè)溫槍依然能保證測(cè)量溫度維持在相對(duì)精確的范圍內(nèi)，這本身就是一種很厲害的事。它沒(méi)有那么完美，但依然是一種有限范圍內(nèi)，可以選擇到的好產(chǎn)品。

 

“紅外測(cè)溫槍”的使用注意事項(xiàng)

1、必須準(zhǔn)確確定被測(cè)物體的發(fā)射率；

 

2、避免周圍環(huán)境高溫物體的影響；

 

3、對(duì)于透明材料，環(huán)境溫度應(yīng)低于被測(cè)物體溫度；

 

4、測(cè)溫儀要垂直對(duì)準(zhǔn)被測(cè)物體表面，在任何情況下，角度都不能超過(guò) 30℃；

 

5、能應(yīng)用于光亮的或拋光的金屬表面的測(cè)溫，不能透過(guò)玻璃進(jìn)行測(cè)溫；

 

6、正確選擇跟離系數(shù)，目標(biāo)直徑必須充滿視場(chǎng)；

 

7、如果紅外測(cè)溫儀突然處于環(huán)境溫度差為 20℃或更高的情況下，測(cè)量數(shù)據(jù)將不準(zhǔn)確，溫度平衡后再取其測(cè)量的溫度值。