中心議題：

• 溫度傳感器的原理
• 接觸式溫度傳感器的選擇和使用

在選擇和使用非接觸式溫度傳感器時
，將會遇到三大難題：
●填充視場
●克服物體透明度問題
●實現正確的發射率調整

視場物體的熱輻射“體現”出了其表麵的溫度


，這一點與無線電信標非常相似。不同之處在於在IRT測(ce)量(liang)中(zhong)，熱(re)輻(fu)射(she)來(lai)自(zi)於(yu)物(wu)體(ti)表(biao)麵(mian)上(shang)的(de)一(yi)個(ge)已(yi)知(zhi)大(da)小(xiao)的(de)斑(ban)點(dian)。您(nin)需(xu)要(yao)捕(bu)獲(huo)所(suo)有(you)輻(fu)射(she)，而(er)不(bu)能(neng)讓(rang)任(ren)何(he)輻(fu)射(she)在(zai)沿(yan)途(tu)上(shang)被(bei)阻(zu)隔(ge)。在(zai)一(yi)段(duan)特(te)定(ding)距(ju)離(li)上(shang)的(de)斑(ban)點(dian)直(zhi)徑(jing)（也就是一段給定距離上的“視錐”的橫截麵麵積）由器件的光學特性來決定。一般來說，距傳感器越遠，斑點的直徑就越大。斑點尺寸常常用一個比值來表示，比如50:1或10:1。這意味著最小的目標斑點直徑為傳感器至感興趣物體間距離的1/50或1/10（圖1）。
圖1、在一段給定距離上的斑點直徑由傳感器的光學特性來決定

，並被定義為一個比值；通常，目標距傳感器越遠
，斑點就越大。

如果物體具有一個圓形橫截麵（圖2），而(er)且(qie)唯(wei)一(yi)的(de)視(shi)野(ye)沿(yan)著(zhe)直(zhi)徑(jing)
，則(ze)需(xu)確(que)定(ding)所(suo)測(ce)量(liang)的(de)嚴(yan)重(zhong)彎(wan)曲(qu)的(de)表(biao)麵(mian)的(de)大(da)小(xiao)是(shi)被(bei)觀(guan)察(cha)物(wu)體(ti)的(de)一(yi)小(xiao)部(bu)分(fen)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)就(jiu)是(shi)斑(ban)點(dian)直(zhi)徑(jing)應(ying)為(wei)曲(qu)麵(mian)有(you)效(xiao)直(zhi)徑(jing)的(de)25%或更小。
圖2

、當不得不在曲麵上進行測量時，應確定斑點直徑不大於曲麵有效直徑的25%。

還(hai)要(yao)保(bao)證(zheng)視(shi)錐(zhui)角(jiao)內(nei)無(wu)障(zhang)礙(ai)，否(fou)則(ze)檢(jian)測(ce)器(qi)將(jiang)無(wu)法(fa)接(jie)收(shou)到(dao)進(jin)行(xing)有(you)效(xiao)測(ce)量(liang)所(suo)需(xu)的(de)全(quan)部(bu)輻(fu)射(she)。如(ru)果(guo)位(wei)置(zhi)斑(ban)點(dian)大(da)於(yu)物(wu)體(ti)
，或(huo)者(zhe)視(shi)錐(zhui)角(jiao)被(bei)部(bu)分(fen)阻(zu)斷(duan)，則(ze)測(ce)得(de)的(de)溫(wen)度(du)將(jiang)低(di)於(yu)真(zhen)實(shi)溫(wen)度(du)。如(ru)果(guo)不(bu)能(neng)確(que)實(shi)地(di)填(tian)充(chong)斑(ban)點(dian)直(zhi)徑(jing)或(huo)保(bao)持(chi)視(shi)錐(zhui)的(de)暢(chang)通(tong)，則(ze)不(bu)妨(fang)考(kao)慮(lv)采(cai)用(yong)雙(shuang)色(se)或(huo)比(bi)例(li)式(shi)IRT。

這樣做可能會使準確度稍有損失
，還可能影響響應速度

，費用支出也將會小幅增加
，但是
，這些器件是專用於視距路徑被部分阻塞、視(shi)錐(zhui)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)，或(huo)者(zhe)有(you)物(wu)體(ti)移(yi)入(ru)和(he)移(yi)出(chu)視(shi)野(ye)的(de)場(chang)合(he)中(zhong)的(de)。它(ta)們(men)對(dui)於(yu)發(fa)射(she)率(lv)比(bi)值(zhi)的(de)變(bian)化(hua)非(fei)常(chang)敏(min)感(gan)
，不(bu)過(guo)這(zhe)不(bu)在(zai)本(ben)文(wen)的(de)討(tao)論(lun)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei)。透(tou)明(ming)度(du)問(wen)題(ti)大(da)多(duo)數(shu)（但不是全部）有機材料和建築材料（比如磚塊、木材、金屬
、瀝青、岩石和礦石等）都是不透明的。

但是，許多塑料在IR光譜中是半透明的
，因此需要采用特殊的波段，以使相其對於傳感器來說是基本不透明。Ircon公司提供了一些有關塑料和玻璃測量的非常有益的應用指南，可登錄Ircon公司網址瀏覽。其他會帶來透明度問題的物質包括半導體材料（矽、砷化镓）、某些塗料、一些光學材料（如氯化銀、藍寶石、石英、氯化鈉、鍺）以(yi)及(ji)許(xu)多(duo)特(te)殊(shu)的(de)晶(jing)體(ti)產(chan)品(pin)。發(fa)射(she)率(lv)校(xiao)正(zheng)如(ru)果(guo)有(you)人(ren)試(shi)圖(tu)告(gao)訴(su)您(nin)這(zhe)是(shi)一(yi)個(ge)微(wei)不(bu)足(zu)道(dao)的(de)問(wen)題(ti)，請(qing)千(qian)萬(wan)不(bu)要(yao)信(xin)以(yi)為(wei)真(zhen)。雖(sui)然(ran)這(zhe)並(bing)非(fei)小(xiao)事(shi)一(yi)樁(zhuang)，但(dan)一(yi)旦(dan)將(jiang)它(ta)分(fen)解(jie)成(cheng)三(san)種(zhong)您(nin)有(you)可(ke)能(neng)遇(yu)到(dao)的(de)情(qing)形(xing)，那(na)麼(me)處(chu)理(li)起(qi)來(lai)就(jiu)變(bian)得(de)相(xiang)當(dang)容(rong)易(yi)了(le)：

●感興趣的物體處於或非常接近周圍環境溫度。
●物體的溫度高於環境溫度。
●物體的溫度低於環境溫度。物體的光學性質（發射率為其中之一）在這裏開始起作用。
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如果目標是半透明的
，那麼您將有可能需要幫助；如(ru)果(guo)它(ta)是(shi)不(bu)透(tou)明(ming)的(de)，則(ze)或(huo)許(xu)您(nin)可(ke)以(yi)自(zi)行(xing)處(chu)理(li)發(fa)射(she)率(lv)的(de)校(xiao)正(zheng)工(gong)作(zuo)。我(wo)們(men)來(lai)看(kan)一(yi)下(xia)各(ge)種(zhong)場(chang)合(he)的(de)具(ju)體(ti)實(shi)例(li)。場(chang)合(he)一(yi)如(ru)果(guo)物(wu)體(ti)的(de)溫(wen)度(du)與(yu)其(qi)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)大(da)致(zhi)相(xiang)同(tong)，而(er)且(qie)其(qi)表(biao)麵(mian)不(bu)是(shi)鏡(jing)麵(mian)的(de)，則(ze)其(qi)表(biao)麵(mian)反(fan)射(she)率(lv)將(jiang)對(dui)發(fa)射(she)率(lv)起(qi)到(dao)補(bu)償(chang)作(zuo)用(yong)，而(er)且(qie)無(wu)需(xu)進(jin)行(xing)發(fa)射(she)率(lv)校(xiao)正(zheng)。實(shi)施(shi)發(fa)射(she)率(lv)校(xiao)正(zheng)將(jiang)得(de)到(dao)一(yi)個(ge)高(gao)於(yu)真(zhen)實(shi)溫(wen)度(du)的(de)溫(wen)度(du)讀(du)數(shu)。場(chang)合(he)二(er)如(ru)果(guo)物(wu)體(ti)的(de)溫(wen)度(du)高(gao)於(yu)其(qi)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)，則(ze)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)發(fa)射(she)率(lv)校(xiao)正(zheng)以(yi)獲(huo)得(de)準(zhun)確(que)的(de)溫(wen)度(du)讀(du)數(shu)。

發射率會是一種難以捉摸且變化不定的光學性質，但它通常隻在表麵上的某種東西有所改變時才會發生變化，比如出現焦化、氧化，或者熔化。如果把發射率控製在1.00，則可在該場合中獲得“輻射亮度溫度”。盡管該數值將低於真實溫度，但在物體的發射率（雖然是未知的）未發生非常大的變化的情況下，它是可重複的。

那麼

，多大才是“非常大”呢(ne)？這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)提(ti)得(de)很(hen)好(hao)，由(you)於(yu)篇(pian)幅(fu)所(suo)限(xian)，這(zhe)裏(li)無(wu)法(fa)回(hui)答(da)
，不(bu)過(guo)，如(ru)果(guo)物(wu)體(ti)在(zai)視(shi)覺(jiao)上(shang)沒(mei)有(you)變(bian)化(hua)，則(ze)光(guang)譜(pu)發(fa)射(she)率(lv)未(wei)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)相(xiang)當(dang)大(da)。不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng)，隻(zhi)是(shi)存(cun)在(zai)可(ke)能(neng)性(xing)。場(chang)合(he)三(san)這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)難(nan)對(dui)付(fu)的(de)情(qing)形(xing)。當(dang)目(mu)標(biao)的(de)溫(wen)度(du)低(di)於(yu)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)時(shi)，最(zui)簡(jian)單(dan)易(yi)行(xing)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)就(jiu)是(shi)變(bian)更(geng)測(ce)量(liang)的(de)位(wei)置(zhi)。

例如，如果目標的溫度低於它正在進入的烤箱或熔爐的溫度
，不要試圖在入口處或內部（當它正在加熱時）測量其溫度。應將溫度測量的位置移至出口處，在物體完成了其加熱程序並離開烤箱時（此刻其溫度有可能高於其環境溫度）進行測量。該場合具有一種“隱性”形式
，就是當物體受到陽光照射、或者具有很高的溫度（它仍有可能低於環境溫度）或亮度水平的時候。可以通過在表麵上投射臨時性的陰影、並把IRT對準該陰影的方法來對這些條件進行測試。在諸如金屬
、玻璃、塑料等溫度較低的網狀產品進入烘箱或熔爐的加工生產線上
，應當嚐試把IRT對準在產品與其所經過的輥子之間形成的“楔形物”（圖3），特別是在其改變方向的情況下（即具有一個25%或更大的包角）。這可能是一種“實際場合”，因為輥子的表麵通常具有反射性，並生成物體的鏡像。實際上
，它被某些與其自身溫度相近的物體所包圍。
圖3、針對因目標的溫度低於環境溫度而引起的發射率問題（如對於網狀產品），一種解決方案是把IRT對準由輥子和產品所形成的“楔形物”。

給(gei)讀(du)者(zhe)的(de)建(jian)議(yi)市(shi)麵(mian)上(shang)有(you)許(xu)多(duo)性(xing)能(neng)出(chu)色(se)的(de)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)，生(sheng)產(chan)廠(chang)商(shang)均(jun)極(ji)力(li)勸(quan)說(shuo)您(nin)購(gou)買(mai)其(qi)產(chan)品(pin)。必(bi)需(xu)牢(lao)記(ji)不(bu)要(yao)以(yi)為(wei)隻(zhi)要(yao)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)接(jie)通(tong)，就(jiu)可(ke)以(yi)指(zhi)望(wang)它(ta)們(men)執(zhi)行(xing)您(nin)所(suo)分(fen)配(pei)的(de)工(gong)作(zuo)。必(bi)須(xu)為(wei)它(ta)們(men)提(ti)供(gong)最(zui)佳(jia)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)，或(huo)者(zhe)對(dui)那(na)些(xie)並(bing)非(fei)最(zui)佳(jia)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)進(jin)行(xing)校(xiao)正(zheng)。