温度探测尤其是高温探测在航空、航天、化工、冶金等行业领域的应用越来越广泛,并且对测量范围、探测精度、响应速度等探测指标的要求也越来越高,目前市场上主流的温度探测器主要为热电偶探测器和黑体辐射探测器,但是前者测温范围较小,测量精度低,并且寿命较短;而后者是基于黑体辐射定律进行温度的间接测量,由于在低温段黑体辐射功率过小,因此测温精度较差。本文基于以上两种测温方式的优缺点,设计了一种新的温度测量系统,其核心原理是采用黑体腔辐射测温,检测系统采用高灵敏度光子探测器,通过光子探测间接得到待测温度,有效提高了黑体辐射测温系统在较低温度下的检测精度。通过Guoffe理论对黑体辐射测温探头的几何结构进行了理论分析,针对目前主流的几种黑体腔结构进行了相关的仿真验证,得到了理想的仿真结果,通过结合应用环境和实现条件设计了合理的黑体腔结构。通过对普通石英光纤和光电探测器进行光谱响应度分析,得到了光纤的光谱响应度随波长以及光纤长度的变化趋势,结合黑体辐射的光谱分布特征设计了符合设计要求的弱光传输系统。采用基于光电倍增管的光子检测系统对黑体腔辐射信号进行探测,通过分析常见的供电方式的优劣点,设计了用于驱动光电倍增管正常工作的高压供电点路并针对光电倍增管末级输出电流过大导致的倍增增益不稳定的缺点设计了稳压滤波电路；通过二级运算放大电路对输出信号进行进步的放大,以确保待检测信号幅值达到甄别电路的阈值范围;采用LM339设计了上下限阈值判别电路对输出信号进行滤波,之后通过16位二进制计数电路进行周期计数,从而得到辐射光功率；针对光电倍增管常温下暗电流较大的缺点设计了基于帕尔贴效应的半导体自动温控系统,采用DS18B20探测光电倍增管的工作温度并将之与键盘设定的阈值温度进行对比,控制驱动制冷器工作；系统的控制核心采用AT90USB1286单片机,实现功能包括计算计数结果、得到辐射功率和环境温度并发送至LCD进行显示、检测键盘电路输入、初始化串口以提供上位机通信功能、驱动半导体温控系统工作等。