一、辐射测温基本原理（通用）

• 普朗克定律：黑体辐射的光谱能量分布仅与温度有关。

• 斯特藩 - 玻尔兹曼定律：黑体总辐射出射度 M=σT4（σ 为常数）。

• 朗伯 - 比尔定律：辐射通过介质时，吸收度与浓度、光程、温度相关。

二、气体介质的辐射测温（两种核心方法）

1. 高温气体（T>400℃，如烟气、燃气）：特征辐射法

• 原理：高温气体分子（CO₂、H₂O、SO₂等）受热激发，产生特征谱线辐射；含粉尘 / 液滴时，颗粒辐射接近灰体，共同形成可检测辐射。

• 实现要点：

1. 谱线匹配：选对应气体特征波长（CO₂：4.26μm，H₂O：2.7μm），用窄带滤光片过滤背景辐射。

2. 光路与光程：对射式光路、增加光程提升弱信号；用双色比色法消除粉尘 / 浓度干扰。

3. 发射率修正：气体发射率低且随温度 / 组分变化，需建立模型补偿，或用黑体空腔提升有效发射率。

• 适用：锅炉烟气、工业炉高温气体、燃烧过程测温。

2. 低温透明气体（T<400℃，如空气、氮气、天然气）：选择性吸收法（TDLAS 为主）

• 原理：低温气体自身辐射极弱，利用气体对特定波长背景辐射的选择性吸收，检测能量衰减量反推温度。

• 实现要点：

1. 黑体背景源：在光路一侧设稳定黑体（已知温度）作为标准辐射源。

2. TDLAS 激光测温：可调谐激光精准匹配气体单一特征吸收线，抗干扰强、灵敏度高。

3. 密封气室 + 光程优化：气体充满气室；弱吸收气体（如 N₂）加长光程（1–10m），强吸收气体缩短光程。

4. 浓度补偿：浓度变化时，同步测浓度并代入朗伯 - 比尔定律修正温度。

• 适用：常温气体、天然气管道、洁净气体测温。

三、液体介质的辐射测温（核心：黑体空腔法）

• 原理：将耐热金属 / 陶瓷管插入液体一定深度，管内形成近似黑体的封闭空腔；液体与管壁热平衡后，管内辐射接近黑体，传感器测空腔辐射即可得液体真实温度。

• 实现要点：

1. 空腔设计：管长≥5 倍管径，底部封闭、内壁粗糙 / 涂黑，提升有效发射率（接近 1）。

2. 热平衡：确保插入深度足够、停留时间充分，使管内温度与液体一致。

3. 传感器选型：红外测温仪 / 辐射高温计，对准空腔底部；用比色测温减少发射率与环境干扰。

4. 安装防护：防腐蚀、防结垢、防气泡干扰；必要时加吹扫 / 冷却保护套。

• 适用：高温熔融液（钢水、铝液）、化工反应釜液体、高温油 / 水介质。

四、关键补偿与误差控制（通用）

1. 发射率 / 吸收度修正：气体用特征谱线 + 浓度补偿；液体用黑体空腔提升有效发射率。

2. 光路衰减补偿：窗口污染、粉尘、水汽会衰减辐射，需定期清洁或加吹扫系统。

3. 环境温度补偿：传感器自身温度漂移需实时校正。

4. 动态响应：气体 / 液体温度快速变化时，选高速响应（ms 级）探测器与算法。

五、典型方案对比

六、总结

• 气体测温：高温测特征辐射、低温用 TDLAS 吸收，均需谱线匹配与浓度 / 发射率补偿。

• 液体测温：插入式黑体空腔是获取真实温度的最可靠方案，本质是把液体 “转化” 为近似黑体再测量。

• 核心目标：通过黑体化 / 背景源 + 谱线 / 吸收匹配 + 参数补偿，消除非黑体与环境干扰，得到介质真实热力学温度。