内容发布更新时间 : 2025/5/25 10:16:50星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
4
W =σεT （2-2）
其中：σ=5.67×10-8w/m2·K4，为Stefan—Boltzmann常数，ε为材料表面发射率。1879年斯忒藩从实验上总结得到该公式，1884年波尔兹曼从理论上证明了它。Stefan—Boltzmann定律表明，凡是温度高于开氏零度的物体都会自发地向外发射红外热辐射，同时黑体单位表面积发射的总辐射功率与开氏温度的四次方成正比。而且，只要当温度有较小变化时，都会使物体发射的辐射功率发生很大的变化。因此只要能探测到黑体的单位表面积发射的总辐射功率，就可以确定黑体的温度了。Stefan—Boltzmann定律是所有红外测温的基础。 （3）、辐射的空间分布规律—朗伯余弦定律：
所谓的朗伯余弦定律，就是黑体在任意方向上的辐射强度与观测方向相对于辐射表面法线夹角的余弦成正比：
Iθ = Iocosθ （2-3）
此定律表明，黑体在辐射表面法线方向的辐射最强。因此，实际做红外检测时，应尽可能选择在被测表面法线方向最大值的cosθ倍。 （4）、基尔霍夫（Kirchhoff）辐射定律与发射率：
实验表明，实际物体的辐射度除了依赖于温度和波长外，还与够成该物体的材料性质及表面状态等因素有关。这里，我们引入一个随材料性质及表面状态变化的辐射系数，即可把黑体的基本定律应用于实际物体的红外温度测量。而这个辐射系数就是常说的发射率，或称之为比辐射率，其定义为实际物体与同温度黑体辐射性能之比。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在大于0和小于1的数值区间中。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。影响发射率的主要因素有：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。
因此利用在相同温度下实际物体与黑体的辐射出度之比来表示该物体的一种特性，可以称之为实际物体的发射率，也叫做全发射率，用ε表示。数学表示为：
ε = M / Mo （2-4）
式中：M为实际物体的辐射出度，Mo为相同条件下黑体的辐射出度。 基尔霍夫定律揭示了热平衡下物体的辐射与吸收的关系，指出了一个好的吸收体也是一个好的辐射体。可以用以下公式表达：
ε = α （2-5）
由此可以看出，任何处于热平衡下物体的吸收率等于发射率，即物体的辐射本领越大其吸收本领也越大。
而为了减少测量物体温度的误差，我们要去除环境温度因素的影响，所以修
正的红外辐射定律如下：
E = σε（TO- TA） （2-6）
式中：E为辐射出射度数，单位W/m
-8
2
4
3
4
4
；σ为斯蒂芬—波尔兹曼常数，5.67
×10W/(m·K)；ε为物体的辐射率；TO为物体的温度，单位K；TA为物体周围的环境温度，单位K；只要测量出所发射的E的值，就可计算出对应的温度。
利用这个原理制成的温度测量仪器叫红外测温仪。这种测量不需要与被测对象接触，因此属于非接触式测温。在不同的温度范围，对象发出的电磁波能量的波长分布不同，在常温（0~100°C）范围，能量主要集中在中红外和远红外波长。用于不同温度范围和用于不同测量对象的仪器，其具体的设计也不同。根据式（2-6）的原理，仪器所测得的红外辐射为：
E = Aσε1ε2（TO
4
–TA） （2-7）
4
式中：A为光学常数，与仪器的具体设计结构有关；ε