長波紅外測溫儀或紅外熱像儀到底可以測量到多高的溫度？

1、相關(guān)簡述：

不論是銷售紅外測溫儀還是銷售紅外熱像儀，同樣不論是銷售便攜式的還是固定式紅外測溫產(chǎn)品，我們可以總結(jié)出如下的現(xiàn)象：

長波紅外測溫儀的最高溫度、精度、重復(fù)性

• 所有品牌的最高溫度都≦1000°C ！

• 精度：±1%，最好的在±0.6%

• 重復(fù)性：±0.5%，最好的在±0.3%

非制冷長波紅外熱像儀的最高溫度、精度

• 歐洲的品牌，最高溫度≦1200°C ！

• 美國的品牌，最高溫度可達(dá)2000°C ！

• 中國的品牌，最高溫度可達(dá)2000°C ！

• 精度：全球都是 ±2% 

說明：制冷型紅外熱像儀因?yàn)橛兄评?，所以溫度范圍和測溫精度比非制冷紅外熱像儀的溫度范圍及精度要高，這些問題此文不另外討論，請參見相關(guān)文章。后面，本文所指的紅外熱像儀都是指非制冷型紅外熱像儀。

從上所述，就可以看出有如下的問題：

• 為什么紅外測溫儀最高只能測量1000°C，而紅外熱像儀卻能測量到1200°C，甚至2000°C？

• 紅外測溫儀測溫的誤差到底有多少°C呢？紅外熱像儀測溫的誤差到底有多少°C呢？

• 在實(shí)際應(yīng)用中，到底怎么選擇紅外測溫儀和紅外熱像儀？

2、相關(guān)的紅外測溫原理

很多人都看過和學(xué)過紅外測溫原理，但說實(shí)在的，真正理解紅外測溫原理的并不是很多，在實(shí)際紅外測溫設(shè)備選型時，能不自覺地應(yīng)用紅外測溫原理的更不多。

先來看二張圖：

這張圖取自德國標(biāo)準(zhǔn)《VDI/VDE 3511 Blatt 4》，在Bernhard Frank：《Handbuch der-technischen Temperaturmessung》, Springer Verlag 2014 (《技術(shù)測溫手冊》，很貴的，313.81歐元，購買請參見https://www.springer.com/cn/book/9783642245053）中也可以找到。也就是每個點(diǎn)的值是按公式計(jì)算出來的。

說明：這張圖是發(fā)射率變化1%時導(dǎo)致的紅外測溫設(shè)備的絕對誤差。

下面做一些簡單計(jì)算：

• 溫度在1000°C時，發(fā)射率變化1%或10%：

用8-14μm紅外測溫儀或紅外熱像儀，測量溫度的絕對誤差是8°C(參見圖片中最上面的那條曲線)。如果發(fā)射率變化10%呢？那么測溫的絕對誤差 = 10%發(fā)射率變化要乘以10 x 8°C = 80°C。 

用1μm(0.78-1.06μm)紅外測溫儀或紅外熱像儀，測量溫度的絕對誤差是1.5°C(參見圖片中紅色曲線)。如果發(fā)射率變化10%呢？那么測溫的絕對誤差 = 10%發(fā)射率變化要乘以10 x 1.5°C = 12°C。 

• 溫度在1500°C時，發(fā)射率變化1%或10%：

再比如在溫度1500°C時，發(fā)射率變化1%，用8-14μm紅外測溫儀或紅外熱像儀，測量溫度的絕對誤差是12°C(參見圖片中最上面的那條曲線)。如果發(fā)射率變化10%呢？那么測溫的絕對誤差 = 10%發(fā)射率變化要乘以10 x 12°C = 120°C。 

用1μm紅外測溫儀或紅外熱像儀，測量溫度的絕對誤差是2°C(參見圖片中紅色曲線)。如果發(fā)射率變化10%呢？那么測溫的絕對誤差 = 10%發(fā)射率變化要乘以10 x 2°C = 20°C。

這張圖是國內(nèi)紅外測溫原理PPT上常見的一張圖。也就是在發(fā)射率變化10%時，溫度測量的誤差百分比。

比如在1000°C，使用8-14μm(參見最上面的一條黃色線)的紅外測溫儀或熱像儀測溫時，那么誤差%=8%，所以：在1000°C時，誤差測量的絕對誤差 = 1000°C x 8% = 80°C。

同樣的，我們也可以像第一張圖一樣算出1μm時的在1000°C的誤差為12°C，在1500°C時的誤差為近20°C。

• 也就是說，上面2個圖是完全一樣的；

• 上面2個圖都說明，溫度越高，紅外測溫設(shè)備誤差越來越大；

• 高溫時，尤其是超過1000°C時，盡量使用短波測量高溫 -- 就是說，紅外測溫儀或紅外熱像儀使用的波長越短，其測量誤差要比波長越長的要低得多。這就是為什么使用紅外測溫時，使用的波長越短越好！

3、短波和長波紅外實(shí)際測量效果比較

這是德國DIAS紅外公司做的測試，測量同一個電熱塞或預(yù)熱塞(Glow Plug)時做的熱像儀測試，測試的紅外熱像儀如下：

• 長波紅外熱像儀PYROVIEW 640L compact+ (-20~1200°C)
  

• 短波紅外熱像儀PYROVIEW 512N compact+ (600~1500°C)
  

采用相同的發(fā)射率、透過率。

測量結(jié)果比較可見：

• 短波紅外熱像儀測量的最高溫度是960°C，而長波紅外熱像儀測量的最高溫度是460°C -- 最高溫度的誤差達(dá)到了500°C

• 右側(cè)的長波紅外熱像儀的溫度曲線波動很大，而左側(cè)短波紅外熱像儀的溫度曲線波動卻很小

而我們知道，電熱塞在啟動之后，2~3秒鐘就很快溫度就升上去了：金屬電熱塞(850°C，運(yùn)行溫度約1000°C)、陶瓷電熱塞(900°C，運(yùn)行溫度約1150°C)，這一點(diǎn)大家可以去查一下度娘。

因此，要想非制冷長波紅外熱像儀測量電熱塞的溫度達(dá)到960°C，那么要怎么做呢？我們也知道，這必須要調(diào)整發(fā)射率！要調(diào)整透過率！但這500°C這么大誤差，調(diào)發(fā)射率和透過率能調(diào)整過來嗎？能調(diào)到960°C嗎？

其實(shí)，這種電熱塞價值比較小，如果不是去電熱塞研發(fā)，只是去生產(chǎn)，用紅外熱像儀去測溫，就無比奢侈了。這時最佳選擇應(yīng)該是紅外測溫儀，價格便宜且好用 --如果想測溫精度高，那么選擇短波紅外測溫儀；如果很窮，那么可以選擇便攜式紅外測溫儀。

用過紅外測溫儀或紅外熱像儀的人都知道，有很多材料，你真的知道這種材料確切的發(fā)射率嗎？你設(shè)的發(fā)射率和實(shí)際發(fā)射率隨隨便便就超過了10%的誤差，太正常了。那么在實(shí)際溫度是1500°C，你用長波紅外測溫設(shè)備(包含紅外測溫儀或紅外熱像儀)，那誤差就是120°C，這叫測溫嗎？這不叫胡扯嗎？尤其是金屬、鋼鐵，其金相隨溫度變化很大，不同的金相幾乎是不同的材料。鋼材或金屬早都變成合金了，你還以為只是鋼呢！你還以為只是銅呢！

4、波長和發(fā)射率誤差

我們先來看看這個摘抄來的某紅外公司推薦發(fā)射率表。

典型發(fā)射率(金屬)
材料	發(fā)射率
	1μm	2.2μm	5μm	8-14μm
鋁
非氧化	0.1-0.2	0.02-0.2