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温度是工业生产中重要的工艺参数。但是，要想准确地测量温度是非常困难的，无论采用准确度多么高的测温仪器，如果测温仪器选择不当，或者测试方法不适宜，均不能得到满意的结果。由此可以看出测温技术的重要性与复杂性。
科学研究表明，热是物质的微观运动，运动越剧烈，物体就越热 [92-94] 。而高于绝对零度的物体都会向外辐射能量。
能够科学地反映物体冷热程度的物理量，我们称其为温度。温度是一个特殊的物理量，温度计量不能像长度计量那样，简单地采用叠加的办法。例如，两壶 100℃的开水倒在一起，温度仍然是 100℃，而绝不会是 200℃。自然界中不存在处于绝对零度的物体，因为组成物质的粒子是不可能完全静止的。理论和充分的实验研究表明，任何高于物理意义上绝对零度的物体都向外发出辐射，大部分辐射波长都在红外波长范围。同时可知，红外线的热效应比可见光要强得多。尽管自然界普遍存在着红外辐射，但是因为辐射的光波波段不在可见光波波段范围内，所以无法用我们的肉眼看到。由此，红外辐射也称热辐射。
为了保证温度量值的统一和准确，需要建立一个用来衡量温度的标准尺度，简称温标。温标是温度的“标尺”，它利用一些物质的相平衡温度作为固定点刻在标尺上。固定点中间的温度值则利用一种函数关系来描述，称为内插函数（或称为内插方程）。温标就是依据测量一定的标准划分的温度标志，就像测量物体的长度要用长度标尺——“长标”一样，是一种人为的规定，或者叫作一种单位制。温标的引入是为了定量确定温度，是物体冷热程度的客观表示。通常把温度计、固定点和内插方程叫作温标的三要素（或三个基本条件）。目前常用的温标有三种：摄氏温标、华氏温标和开氏温标。
1．经验温标
利用某种物质的物理特性和温度之间的变化关系，用实验方法或经验公式来确定的温标，称为经验温标。经验温标的三要素为测温物质及其测温属性、定标点、分度法。经验温标包括华氏温标、摄氏温标、兰氏温标、列氏温标等。
摄氏温标又称百分温标，它把标准大气压下冰的熔点定为零摄氏度（0℃），把水的沸点定为一百摄氏度（100℃），在 0℃到 100℃之间划分100等份，每一等份为一摄氏度（1℃）。
华氏温标规定标准大气压下冰的熔点为32℉，水的沸点为212℉，中间划分180等份，每一等份称为一华氏度（1℉）。
2．热力学温标
由于经验温标具有局限性和随意性的缺点，物理学家开尔文（Kelvin，曾用名 W. Thomson）在热力学第二定律的基础上提出一种完全不依赖于任何测温物质及其属性的温标。它是以冰、水和水汽平衡共存的三相点为 273.16K，以分子热运动的动能等于零的绝对零度为零点的温标。这是最理想的温标，与任何的物质与性质无关。热力学温标又称开氏温标或绝对温标，其单位用K表示。
摄氏温标（t）、华氏温标（t F ）和开氏温标（T）三者之间的关系如图2-1和表2-1所示。美国使用华氏温标，世界上其他国家多使用摄氏温标，但在科学研究中多使用开氏温标。
图2-1 三种温标之间的关系
表2-1 三种温标之间的关系表
3．国际温标
为了统一各国的温度计量，从 1927 年起，国际上多次制订协议性的国际温标。第一个国际温标是1927年国际温标（ITS-27），此后相继有1948年国际温标（ITS-48）、1968年国际实用温标（IPTS-68）和1990年国际温标（ITS-90）。
从1990年1月1日开始，各国陆续采用ITS-90。我国从1994年1月1日起全面实行ITS-90。
红外测温的底层理论离不开几位杰出的物理学家——基尔霍夫（G. R. Kirchhoff）、斯特藩（J. Stefan）、玻尔兹曼（L. E. Boltzmann）、维恩（W. Wien）、普朗克（M. Planck）的贡献，图2-2是几位物理学家的照片。
图2-2 物理学家基尔霍夫、斯特藩、玻尔兹曼、维恩、普朗克
黑体（Black body）一词是1862年由德国物理学家基尔霍夫命名并引入热力学的，黑体所辐射出的光线称作黑体辐射。黑体是一个理想化的物体，它能够吸收外来的全部电磁辐射，并且不会有任何的反射与透射。换句话说，黑体对于任何波长的电磁波的吸收率都为1，透射系数都为0。物理学家以此作为热辐射研究的标准物体。黑体的特点如下。
（1）在任何温度下，完全吸收任何波长的外来辐射而无任何反射的物体。
（2）吸收率为1的物体。
（3）在任何温度下，对入射的任何波长的辐射全部吸收的物体。
以上三条等价。
黑体的吸收率α=1，这意味着黑体能够全部吸收各种波长的辐射能。尽管在自然界中并不存在黑体，但用人工方法可以制造出十分接近黑体的模型。黑体模型的原理如下：取工程材料（它的吸收率必然小于黑体的吸收率）制造一个球壳形的空腔，使空腔壁面保持均匀的温度，并在空腔上开一个小孔。射入小孔的辐射在空腔内要经过多次吸收和反射，而每经历一次吸收，辐射就能按照内壁吸收率的大小被减弱一次，最终能离开小孔的能量是微乎其微的，可以认为射入小孔的辐射完全在空腔内部被吸收。所以，就辐射特性而言，小孔具有与黑体表面一样的性质。值得特别指出的是，小孔面积占空腔内壁总面积的比值越小，小孔就越接近黑体。若这个比值小于0.6%，当内壁吸收率为60%时，经计算小孔的吸收率可以达到99.6%。应用这种原理建立的黑体模型，在黑体辐射的实验研究及为实际物体提供辐射的比较标准等方面都具有非常重要的作用。
19世纪后半期，基尔霍夫在研究辐射传输过程中的发现为辐射测温技术的飞速发展提供了重要依据。基尔霍夫指出，在任意给定的温度下，辐射能量密度和吸收率之比，对任何材料都是常数。进而，基尔霍夫提出，“黑体”一词可用来说明能吸收所有方向和波长入射辐射全部能量的物体。很显然，黑体是一种理想化的存在，在自然界中并不存在真正的黑体。1859年，基尔霍夫做了用灯焰烧灼食盐的实验。在对这一实验现象的研究过程中，得出了关于热辐射的定律，后被称为基尔霍夫定律（Kirchoff’s Law），它用于描述物体的发射率与吸收率之间的关系。在热力学平衡的条件下，各种不同物体对相同波长的单色辐射出射度与单色吸收率之比值都相等，并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐射出射度，该比值只与波长和温度有关。
基尔霍夫定律指出：物体的辐射出射度W与吸收率α的比值与物质性质无关，即
这是理想的状态。当一定的辐射能量P i 入射到一个物体表面时，实际上会有三种过程发生：一是部分能量P o 被吸收，二是部分能量P r 从物体表面反射，三是部分能量P t 透射。根据能量守恒定律，有
对其进行归一化处理，则有
其中，从左数第一项α是吸收能量与入射能量之比，表示物体的吸收率。第二项ρ是反射能量与入射能量之比，表示物体的反射率。第三项τ是透射能量与入射能量之比，表示物体的透射率。
虽然黑体模型在物理意义上是一种绝对理想化的模型，并不真实存在，但是在理论研究中通常选择黑体模型。黑体又称黑体辐射炉、黑体辐射源、红外标定源等。黑体的主要功能是产生一定温度下的标准辐射。在温度计量中，黑体主要用于核定各种辐射温度计，如光学高温计、红外温度计、红外热像仪等。在光学领域，普遍采用黑体作为标准辐射源和标准背景光源。在测温领域，黑体主要用于测量材料的光谱发射、吸收和反射特性。在高能物理的研究中，黑体可用作产生中子源。因此，黑体是理论分析和辐射测量的基础。