利用紅外熱像技術測量高溫物體表面溫度場是一項全新的技術，紅外熱像測溫技術是一種非接觸、靈敏度高、直觀、準確、快速、安全、應用范圍廣泛的測定物體表面溫度場分布的檢測技術。該技術己在電站、配電設備和變電站等電氣設備和機器設備的狀態(tài)監(jiān)測、高壓電線巡檢、半導體元件和集成電路的質量篩選和故障診斷、石化設備的故障診斷、火災的探測、材料內(nèi)部缺陷的無損檢測和傳熱研究等領域得到廣泛的應用，并取得了可觀的經(jīng)濟效益。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，特別是80年代以后，熱圖實時數(shù)字處理技術的出現(xiàn)，使熱像儀的操作、使用更加方便，使得熱像儀測溫原理變得更簡潔，熱像儀的測溫精度不斷提高，測溫的動態(tài)范圍更大，設備更加小巧，熱像儀在我國各行各業(yè)的普及率也迅速提高。紅外熱像儀可以通過數(shù)字圖像處理技術實時地獲得高溫物體表面的溫度，使得建材、冶金、熱電廠、焊接等方面的應用十分廣泛，不但能保證產(chǎn)品質量、節(jié)約能源，在優(yōu)化燃燒、保護環(huán)境等方面也具有重要意義。在成熟的輻射測溫原理基礎上，國內(nèi)外一些學者結合數(shù)字圖像處理技術，在工業(yè)爐溫度場檢測方面取得了非常好的效果。

圖為紅外熱成像

具體紅外熱像儀測溫原理為以下幾點：

(1)高溫輻射體表面微小面元分割

高溫物體表面劃分區(qū)域為ABCD，為使ABCD在紅外熱像儀上清晰成像，調(diào)節(jié)位于O點的紅外熱像儀焦距，使物面上每一個物點在像面上都有一個共軛點與之對應。熱像儀對光學圖像進行采樣時，卻破壞了這種一一對應關系，因為焦平面上每一個光敏單元都是分隔開的。與紅外熱像儀分辨率(M×N)相對應，高溫物體表面ABCD分割成M×N個單元。設小面元abcd是ABCD平面上第(i,j)個面元，與紅外熱像儀焦平面上的第(i,j)個像素點對應。

(2)被測高溫物體具有實的物面

如果被測物體具有實的物面，則可以在紅外熱像儀上得到其清晰的像。忽略紅外熱像儀成像時空氣的影響，認為紅外熱像儀焦平面上的像能準確反映輻射體表面的溫度。

(3)同一個面元內(nèi)溫度相同

在加熱時，爐膛內(nèi)溫度一般是不均勻的，即存在一定的溫度梯度。因為工業(yè)爐膛體積龐大，其中填入物料的總質量也比較大。雖然如此，但在一個足夠小的區(qū)域內(nèi)溫度變化不大。若紅外熱像儀分辨率很高，鏡頭選擇的也合適，那么我們就可以考慮在每個微小面元內(nèi)溫度都相同，對于高溫輻射體，相同面元的溫度相同。

紅外熱像儀焦平面上的每一像素點的能量，來源于對應面元的光輻射為了能在紅外熱像儀焦平面上清晰成像，必須使物面上的點與像面上的點一一對應。即物面上的每一個微小面元都對應像面上唯一的像素單元。這種一一對應關系恰恰說明了紅外熱像儀焦平面的每一像素點，都只接收其對應面元的光輻射能量。高溫物料的亮度，從各個方向看都是一樣的。因此表面粗糙的自身發(fā)射接近于余弦輻射體。以上就是在測量高溫物體時的熱像儀測溫原理。