在工業(yè)檢測、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域，紅外線測溫儀憑借非接觸、快速響應(yīng)的優(yōu)勢成為關(guān)鍵工具。其核心在于紅外傳感器對物體熱輻射的感知與轉(zhuǎn)換，而精準(zhǔn)的校準(zhǔn)則是保障測量可靠性的基石。本文將從工作原理與校準(zhǔn)方法兩方面展開解析。 紅外測溫的本質(zhì)是利用物體的熱輻射特性。根據(jù)黑體輻射定律（普朗克定律），任何溫度高于絕對零度（-273.15℃）的物體都會向外輻射電磁波，其中波長0.76-1000μm的范圍稱為紅外線，而測溫儀主要捕捉8-14μm的熱輻射（該波段受大氣吸收影響小，且多數(shù)物體在此區(qū)間輻射較強(qiáng)）。
傳感器的工作流程可分為三步：
1.光學(xué)聚焦：通過透鏡或反射鏡將目標(biāo)物體的紅外輻射匯聚到傳感器的敏感元件上，確保能量集中以提高信噪比。
2.光電轉(zhuǎn)換：敏感元件多為熱電堆或熱釋電探測器。熱電堆由多對不同材料的熱電偶串聯(lián)而成，當(dāng)紅外輻射照射時，兩端產(chǎn)生溫差電動勢（塞貝克效應(yīng)），輸出電壓與目標(biāo)輻射強(qiáng)度成正比；熱釋電探測器則利用某些晶體（如鉭酸鋰）的極化強(qiáng)度隨溫度變化的特性，將輻射能轉(zhuǎn)化為電信號。
3.信號處理：傳感器輸出的微弱電信號經(jīng)放大、濾波后，由微處理器結(jié)合內(nèi)置的黑體輻射公式（如斯特藩-玻爾茲曼定律）計算目標(biāo)溫度。部分設(shè)備還會通過雙色測溫技術(shù)（同時接收兩個波長的輻射）補(bǔ)償距離、灰塵或發(fā)射率變化的影響，提升復(fù)雜環(huán)境下的精度。
需注意的是，實際物體的輻射能力（發(fā)射率ε）通常小于理想黑體（ε=1），因此測溫時需根據(jù)被測物材質(zhì)（如金屬、塑料、皮膚等）預(yù)設(shè)或調(diào)整發(fā)射率參數(shù)，否則會導(dǎo)致測量偏差。
二、校準(zhǔn)方法
校準(zhǔn)是確保測溫儀準(zhǔn)確性的核心環(huán)節(jié)，需定期或在以下場景進(jìn)行：新購設(shè)備驗收、長期使用后性能驗證、維修后功能確認(rèn)。校準(zhǔn)的核心是通過標(biāo)準(zhǔn)熱源對比，修正傳感器與電路的誤差。
1.校準(zhǔn)原理與標(biāo)準(zhǔn)器
校準(zhǔn)基于“標(biāo)準(zhǔn)已知溫度”與“被校設(shè)備示值”的比對。常用標(biāo)準(zhǔn)器為黑體輻射源（模擬理想黑體，發(fā)射率≥0.995，溫度穩(wěn)定性±0.01℃/30min），其溫度范圍需覆蓋被校設(shè)備的量程（如-30℃~380℃或更高）。此外，還需環(huán)境控制設(shè)備（如恒溫箱、濕度計）確保實驗室環(huán)境穩(wěn)定（溫度20±5℃，濕度≤80%RH，無強(qiáng)電磁干擾）。
2.校準(zhǔn)步驟
•預(yù)處理：將被校測溫儀開機(jī)預(yù)熱（通常15-30分鐘），置于實驗室環(huán)境中平衡溫度，避免手持或陽光直射導(dǎo)致的表面溫差。
•瞄準(zhǔn)與設(shè)置：使用黑體源的標(biāo)準(zhǔn)靶面作為目標(biāo)，調(diào)整測溫儀與被測面的距離（通常為1-3倍靶徑，具體依設(shè)備說明書），確保光路對準(zhǔn)且無遮擋。設(shè)置與被測物匹配的發(fā)射率（如校準(zhǔn)黑體源時設(shè)為1.00）。
•數(shù)據(jù)采集：選取至少5個溫度點（覆蓋量程的20%、50%、80%及上下限），每個點重復(fù)測量3次，記錄示值并計算平均值。例如，校準(zhǔn)量程-30℃~100℃的設(shè)備，可選擇-20℃、0℃、40℃、80℃、100℃五個點。
•誤差分析與修正：計算各點的示值誤差（示值-標(biāo)準(zhǔn)值），若誤差超出允許范圍（如±0.3℃ 人體測溫模式，±1℃ 工業(yè)模式），需通過設(shè)備內(nèi)置的校準(zhǔn)程序輸入修正系數(shù)，或更換傳感器/電路模塊。
3.注意事項
•校準(zhǔn)周期一般為6-12個月，高頻率使用場景（如醫(yī)院、工廠）建議縮短至3個月。
•校準(zhǔn)前需檢查傳感器窗口是否清潔（灰塵會散射紅外輻射，導(dǎo)致示值偏低），可用無水乙醇輕拭。
•對于帶激光瞄準(zhǔn)的設(shè)備，需確保激光束與測溫光軸重合，避免瞄準(zhǔn)偏差引入誤差。
紅外線測溫儀傳感器的性能依賴于傳感器的精密設(shè)計與嚴(yán)格的校準(zhǔn)維護(hù)。理解其“感知熱輻射-轉(zhuǎn)換電信號-計算溫度”的工作原理，掌握以黑體源為核心的校準(zhǔn)方法，既能保障日常使用的準(zhǔn)確性，也能為疫情防控、工業(yè)質(zhì)檢等關(guān)鍵場景提供可靠數(shù)據(jù)支撐。
更新時間：2025-12-23
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