高温计

高温计是一种遥感温度计，用于测量远处物体的温度。 历史上存在各种形式的高温计。 在现代用法中，它是一种从远处根据表面发出的热辐射量确定表面温度的设备，这一过程称为高温测量法，有时称为辐射测量法。

高温计一词来自希腊语中的火、πῦρ (pyr) 和米，意思是测量。 高温计这个词最初是用来表示一种能够通过物体发出的白炽光、至少是炽热的物体发出的可见光来测量物体温度的装置。 现代高温计或红外线温度计还通过检测其红外辐射通量来测量较冷物体的温度，低至室温。

它基于观察者接收到的光的强度取决于观察者与光源的距离和远距离光源的温度的原理。 现代高温计具有光学系统和检测器。 光学系统将热辐射聚焦到检测器上。 探测器的输出信号（温度T）通过Stefan-Boltzmann定律与目标物体的热辐射或辐照度j ⋆ {\displaystyle j{\star }}相关，比例常数σ，称为 Stefan–Boltzmann 常数和物体的发射率 ε。

j ⋆ = ε σ T 4 {\displaystyle j{\star }=\varepsilon \sigma T{4}}

该输出用于从远处推断物体的温度，而无需高温计与物体进行热接触； 大多数其他温度计（例如热电偶和电阻温度检测器 (RTD)）放置在与物体热接触的位置，并允许达到热平衡。

气体的高温测量存在困难。 这些通常是通过使用细丝高温计或烟灰高温计来克服的。 这两种技术都涉及与热气体接触的小固体。

人们认为存在的最早的高温计例子是伦敦科学博物馆收藏的 Hindley 高温计，它的历史可以追溯到 1752 年，是为皇家收藏而制作的。 高温计是一种众所周知的仪器，数学家欧拉在 1760 年对其进行了详细描述。

陶艺家 Josiah Wedgwood 发明了一种不同类型的高温计来测量他的窑炉中的温度，它首先比较在已知温度下烧制的粘土的颜色，但最终升级为测量粘土块的收缩，这取决于窑炉温度。 后来的例子使用了金属棒的膨胀。

在 1860 至 1870 年代，William 和 Werner Siemens 兄弟开发了一种铂电阻温度计，最初用于测量海底电缆的温度，但随后适用于测量高达 1000 C 的冶金温度，因此被称为高温计。

xxx个消失的灯丝高温计由 L. Holborn 和 F. Kurlbaum 于 1901 年建造。该装置在观察者的眼睛和白炽物体之间有一根细电丝。 调整通过灯丝的电流，直到它的颜色（以及温度）与物体相同，并且不再可见； 它经过校准，可以从电流中推断出温度。

消失灯丝高温计和其他同类产品（称为亮度高温计）返回的温度取决于物体的发射率。 随着亮度高温计的更多使用，很明显依赖发射率值的知识存在问题。 发现发射率会随着表面粗糙度、体积和表面成分，甚至温度本身而发生变化，而且通常会发生剧烈变化。

为了解决这些困难，开发了比率或双色高温计。 他们依赖的事实是，如果将普朗克对两个不同波长的强度的陈述分开，那么普朗克定律将温度与各个波长发出的辐射强度联系起来，就可以解决温度问题。

该解决方案假设两个波长的发射率相同，并在除法中抵消。 这被称为灰体假设。 比率高温计本质上是一台仪器中的两个亮度高温计。 比率高温计的工作原理是在 1920 年代和 30 年代发展起来的，并于 1939 年上市销售。

随着比率高温计的广泛使用，许多材料（例如金属）在两个波长下的发射率并不相同。 对于这些材料，发射率不会抵消并且温度测量有误。 误差量取决于进行测量的发射率和波长。 双色比高温计无法测量材料的发射率是否与波长有关。