用不可见的光实现温度的精确测量

下图所示为美国国家标准技术研究所（NIST）环境辐射温度计的装置，长度大约60厘米（24英寸）。来自固定温度校准源（右侧，未显示）的长（1）红外线（IR）通过该透镜进入温度计外壳，将辐射聚焦到“视场光阑”，类似于摄影中的f-stop光圈。（2）圆形金属切碎器将红外光束切割成一系列脉冲。（3）中央筒内的第一个透镜将来自场光阑的光转换成平行光束。（4）光通过这个约30厘米（12英寸）长的绝缘圆筒，温度由反馈系统控制。（5）第二透镜将光聚焦到热电探测器上。（6）检测器输出被路由到放大器，该放大器将信号提升到易于读取的水平。

通常情况下，你不会见到辐射温度计，除非有人把它放在你的耳朵在医生的办公室里，或者当你发烧的时候，你用它指着你的前额。但是，更复杂和高度校准的研究级“非接触式”温度计——测量物体发出的红外线（热）辐射，而不产生接触——对除医疗保健外的许多努力至关重要。

然而，即使是高端的传统辐射温度计也产生了令人担忧的大不确定性读数。但是现在，美国国家标准技术研究所的研究人员发明了一种便携式的、非常稳定的标准质量辐射温度计，它的长度约为60厘米（24英寸），能够测量温度，精确到千分之几摄氏度以内。

国家标准技术研究所在研究辐射温度计方面有着悠久的历史。在这项工作的基础上，新的原型仪器可以测量-50摄氏度（-58华氏度）到150摄氏度（302华氏度）之间的温度。相应的红外波长是8到14微米（百万分之一米），这是一种热力学的最佳位置。

 “所有的温度都是相等的，但有些温度比其他温度更相等，”国家标准技术研究所物理学家霍华德·约恩（HowardYoon）说，他创造了温度计的设计，并指导了该项目，该项目的研究成果已经发表在《光学快报Optics Express》杂志上。“这200度跨度几乎覆盖了地球上所有自然发生的温度。如果你在测量范围内的物体时产生了很大的影响，那就真的很重要了。”

除临床医学外，在接触不合适或不可行的应用中，该区域的温度至关重要。例如，外科医生需要在移植前测量器官的温度。现代农民在处理、储存和加工食品时需要精确的温度。卫星需要非接触式温度计来测量陆地和海面的温度。

传统的辐射温度计通常只包含一个聚焦红外辐射的透镜和一个热电传感器，一种将热能转换成电信号的装置。它们的测量值会受到温度计上的温差和仪器外部温度的影响。

上图所示为红外线灯