本文重点
● 发射率表示物体自身发射热辐射的能力。
● 反射率表示物体反射外部入射辐射的能力。
● 透射率表示入射辐射穿过材料的能力。
● 对于入射到材料上的辐射，吸收率 α、反射率 ρ 和透射率 τ 满足：α + ρ + τ = 1。
● 在热平衡条件下，根据基尔霍夫热辐射定律，同一波长和方向上的发射率 ε 等于吸收率 α。
● 因此在相应条件下，可以写成：ε + ρ + τ = 1。
● 对大多数红外测温中常见的不透明材料，τ≈0，因此通常可近似理解为：ε + ρ ≈ 1。
● 发射率越低的表面通常反射率越高，因此抛光金属等低发射率材料更容易受到环境反射辐射影响。
什么是发射率
发射率 ε 用于描述一个实际物体在相同温度条件下，相对于理想黑体发射热辐射的能力。
理想黑体的发射率定义为：
ε = 1
实际材料的发射率通常位于：
0 ≤ ε ≤ 1
例如，许多非金属、涂层、氧化表面具有较高的红外发射率，而光亮、抛光的金属表面通常具有较低的发射率。
对于红外测温仪来说，发射率非常重要，因为仪器需要根据设定的 ε 值判断接收到的辐射中有多少来源于被测物体自身。
如果实际表面发射率为 0.30，而测温仪按照 0.95 进行计算，就可能产生明显的温度误差。
需要注意的是，发射率并不是一种材料永远固定不变的单一数值。它还可能受到波长、温度、表面粗糙度、氧化程度、涂层以及观察角度等因素影响。
什么是反射率
反射率 ρ 表示入射到物体表面的辐射中，被表面反射出去的比例。
如果反射率较高，意味着该表面对周围环境中的红外辐射具有较强的反射能力。
例如，光亮金属在红外波段往往具有较高的反射率。当使用红外测温仪测量这类表面时，仪器接收到的辐射可能不仅来自金属自身，还包含周围墙壁、机器、加热设备甚至操作人员所产生的反射红外辐射。
因此，低发射率、高反射率表面的红外测温通常更加困难。
这里所说的反射并不一定是可见光中肉眼能够看到的镜面反射。一个表面在可见光下的颜色和光泽，并不能直接决定它在红外测温仪工作波段内的反射特性。
什么是透射率
透射率 τ 表示入射到材料上的辐射中，能够穿过材料继续传播的比例。
对于很多固体材料，例如金属、木材、墙体、陶瓷以及较厚的塑料，其在常见红外测温波段内通常可以近似视为不透明，因此：
τ ≈ 0
但某些材料在特定红外波段内可能具有明显的透射能力，例如部分薄膜、特定塑料以及专门设计的红外光学材料。
这也是为什么“肉眼透明”并不等于“红外透明”。
普通玻璃在可见光下具有较高透光性，但对于常见手持红外测温仪使用的长波红外波段，普通玻璃通常并不是透明窗口。因此，隔着普通玻璃使用红外测温仪时，仪器通常不能直接测量玻璃后面物体的真实表面温度。
发射率、反射率和透射率之间是什么关系
从能量守恒的角度看，当一定量的辐射到达材料表面后，这部分辐射最终主要存在三种去向：
● 一部分被材料吸收；
● 一部分被材料反射；
● 一部分穿过材料。
因此：
α + ρ + τ = 1
其中：
● α = 吸收率（Absorptivity）；
● ρ = 反射率（Reflectivity）；
● τ = 透射率（Transmissivity）。
根据基尔霍夫热辐射定律，在热平衡条件下，对于相同波长和方向：
ε = α
因此可得到：
ε + ρ + τ = 1
这个关系是理解材料红外辐射特性的基础。
但在实际工程应用中，需要注意这些参数通常与波长有关。因此，更严格地说，应当讨论特定红外波段下的发射率、反射率和透射率，而不能简单认为一个材料在所有波长下都具有完全相同的数值。
为什么不透明物体通常可以理解为 ε + ρ ≈ 1
对于红外测温中大量常见的被测物体，其透射率非常低，可以近似认为：
τ ≈ 0
代入关系式：
ε + ρ + τ = 1
即可得到：
ε + ρ ≈ 1
这意味着，对于不透明物体，如果发射率较高，其反射率通常较低；如果发射率较低，其反射率通常较高。
例如，从概念上看：
● ε = 0.95 时，ρ 大约只有 0.05；
● ε = 0.80 时，ρ 大约为 0.20；
● ε = 0.20 时，ρ 可能达到约 0.80。
这里的数值主要用于说明能量关系，并不代表所有实际材料都具有固定的对应数值。
这也是高发射率表面通常更适合进行红外测温的重要原因之一：物体自身辐射占比较大，而来自环境的反射辐射占比较小。
为什么低发射率表面更难准确测温
假设一个不透明金属表面的发射率只有 0.20，那么在简化条件下，其反射率可能接近：
ρ ≈ 0.80
这意味着测温仪所接收到的红外辐射中，来自被测表面自身的辐射能力较弱，而该表面对周围环境辐射的反射能力很强。
如果附近存在高温设备、加热器、炉体或其他强辐射源，它们的红外辐射可能被金属表面反射进入测温仪。
反过来，如果被测金属本身温度较高，而周围环境明显较冷，环境反射同样可能影响最终计算结果。
因此，低发射率测量的核心困难并不只是“物体发出的红外线比较少”，还在于环境反射辐射在仪器接收信号中的相对占比变得更高。
这也是为什么测量光亮铝、不锈钢、铜等表面时，需要特别谨慎。
高发射率是否意味着一定测得更准确
不能简单地理解为发射率越高，红外测温仪本身的精度就越高。
高发射率表面的优势在于，它自身辐射在总接收信号中的占比较大，同时环境反射的影响相对较小，因此测量条件通常更加稳定，也更容易获得可靠结果。
但最终测量精度仍然受到多种因素共同影响，例如：
● 测温仪发射率设置是否正确；
● 被测目标是否完全覆盖测量光斑；
● 测量距离是否合适；
● 测量角度是否合理；
● 镜头是否受到灰尘或污染；
● 环境中是否存在蒸汽、烟雾或强红外辐射源；
● 仪器自身的测量精度和工作波段。
因此，发射率只是影响红外测温的重要因素之一。
透明材料为什么不能直接套用 ε + ρ = 1
如果材料在红外测温仪工作波段内具有明显透射能力，那么：
τ ≠ 0
此时就不能再简单使用：
ε + ρ = 1
而应该考虑完整关系：
ε + ρ + τ = 1
例如，如果某种红外材料的透射率较高，那么红外探测器接收到的能量可能同时包含材料自身发出的辐射、表面反射的环境辐射，以及从材料后方透射过来的辐射。
这种情况下，测量结果的分析会比普通不透明物体复杂得多。
因此，当需要通过窗口、薄膜或其他透明介质进行红外测量时，必须确认该材料在测温仪实际工作波段内的光谱透射特性，而不能仅根据肉眼观察判断。
可见光颜色与红外发射率是同一回事吗
不是。
可见光颜色主要描述材料对大约 380～780 nm 波长范围内可见光的吸收和反射特性，而红外测温仪通常工作在更长的红外波段。
因此：
● 黑色物体不一定在所有红外波段都具有相同的高发射率；
● 白色物体也不代表其红外发射率一定很低；
● 肉眼透明的材料不一定能够透过红外辐射；
● 肉眼看起来不反光的材料，也不能仅凭外观确定其红外反射率。
进行红外测温时，应关注材料在仪器工作红外波段内的辐射特性，而不是只根据可见光颜色进行判断。
这些参数对红外测温有什么实际意义
理解 ε、ρ 和 τ 的关系，可以帮助判断测温结果为什么会出现偏差。
● 高发射率、低反射率、低透射率表面通常比较容易进行非接触红外测温。
● 低发射率、高反射率表面容易受到周围环境反射辐射影响。
● 具有明显红外透射能力的材料可能使仪器同时接收到材料自身及其后方物体的辐射。
● 测量光亮金属时，仅仅把测温仪对准目标并不一定能够获得可靠温度。
● 隔着玻璃或透明材料测量之前，应确认其是否能够透过测温仪工作波段内的红外辐射。
● 使用可调发射率红外测温仪时，应尽可能根据被测表面的实际状态设置合理的发射率参数。
对于高反射、低发射率材料，还应特别注意周围是否存在高温物体或其他强红外辐射源。
FAQ
发射率和反射率是不是永远相加等于 1？
不是。只有当材料在相关红外波段内可以近似视为不透明，即 τ≈0 时，才可以近似认为 ε+ρ≈1。对于存在明显透射的材料，需要考虑完整关系 ε+ρ+τ=1。
发射率低是不是代表物体温度低？
不是。发射率描述的是材料发射热辐射的能力，而不是物体本身的温度。两个温度相同但表面材质不同的物体，可能具有明显不同的红外辐射强度。
反射率高为什么会影响红外测温？
因为红外测温仪接收到的辐射可能包含被测表面对周围环境红外辐射的反射。反射率越高，环境辐射对测量信号的影响通常越明显。
透明材料的透射率一定很高吗？
不一定。材料是否透明必须结合具体波长判断。对可见光透明的材料，在红外波段可能是不透明的；反之，一些可见光不透明的材料也可能在特定红外波段具有一定透射能力。
为什么光亮金属通常比较难用红外测温仪测量？
光亮金属通常具有较低的红外发射率和较高的反射率，因此仪器接收到的辐射更容易受到周围环境影响。如果发射率设置或测量环境处理不当，就可能产生较大的测量误差。
总结
发射率、反射率和透射率共同描述了材料与辐射能量之间的相互作用。
对于入射辐射，基本能量关系为：
α + ρ + τ = 1
在热平衡条件下，根据基尔霍夫热辐射定律，发射率与吸收率之间存在：
ε = α
因此可以得到：
ε + ρ + τ = 1
对于红外测温中最常见的不透明物体，由于 τ≈0，因此通常可以近似认为：
ε + ρ ≈ 1
这一关系解释了为什么高发射率表面通常更容易进行可靠的红外测温，而低发射率、强反射表面更容易受到环境辐射影响。
实际测量时，还需要结合材料类型、表面状态、测温仪工作波段、测量角度以及周围热环境综合判断，而不能仅根据材料名称、颜色或肉眼观察到的透明程度来确定发射率、反射率和透射率。
