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红外测温仪的原理与物理

来源:迪凯光电浏览量:814发布日期:2024-05-09 17:38:38

今天给各位分享红外线测温仪原理物理的知识,其中也会对红外线测温仪的原理进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧。

一、红外线测温仪的原理

红外线测温仪是利用波长在0.76~100μm之间的红外线,对物体进行扫描成像,来进行对物体的设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等,因此,红外线测温仪一直以来都是国家研究的重要项目,包括在日常生活中,甚至在医学领域中,都是充当着一个重要的角色,为我们检测出许许多多存在却看不见的问题,但是他的工作原理是什么?小编为你们解释。

在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断的向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0.75μm~100μm的红外线。他最大的特点是在给定的温度和波长下,物体发射的辐射能有一个最大值,这种物质称为黑体,并设定他的反射系数为1,其他的物质反射系数小于1,称为灰体,由于黑体的光谱辐射功率P(λT)与绝对温度T之间满足普朗克定。说明在绝对温度T下,波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为P(λT)。根据这个关系可以得到相应的的关系曲线,即可的出:

(1)随着温度的升高,物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点,也是单波段红外测温仪的设计依据。

(2)随着温度升高,辐射峰值向短波方向移动(向左),并且满足维恩位移定理,峰值处的波长与绝对温度T成反比,虚线为处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处,低温测温仪多工作在长波处。

(3)辐射能量随温度的变化率,短波处比长波处大,即短波处工作的测温仪相对信噪比高(灵敏度高),抗干扰性强,测温仪应尽量选择工作在峰值波长处,特别是低温小目标的情况下,这一点显得尤为重要。

红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。被测物体和反馈源的辐射线经调制器调制后输入到红外检测器。两信号的差值经反放大器放大并控制反馈源的温度,使反馈源的光谱辐射亮度和物体的光谱辐射亮度一样。显示器指出被测物体的亮度温度。

它在检查、维修和标定的温度方面能够大大提高工作效率,节约时间,提高设备和系统的可用率,就是测量温度在绝对零度以上的物体,都会因自身的分子运动而辐射出的红外线,这是小编总结的红外线测温仪的原理,大家是否清楚知道了,红外线测温仪现在已经用于电力、冶金、石化等多个方面了,甚至连航空运输方面也是红外线测温仪的领域。

二、红外测温的基本原理是什么

1、红外测温由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成,光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量,视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定,红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号,该信号经过放大器和信号处理电路,并按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

2、在自然界中,一切温度高于零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布一一与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

3、红外测温仪原理黑体是一种理想化的辐射体,它吸收所有波长的辐射能量,没有能量的反射和透过,其表面的发射率为1。但是,自然界中存在的实际物体,几乎都不是黑体,为了弄清和获得红外辐射分布规律,在理论研究中必须选择合适的模型,这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型,从而导出了普朗克黑体辐射的定律,即以波长表示的黑体光谱辐射度,这是一切红外辐射理论的出发点,故称黑体辐射定律。

所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外,还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此,为使黑体辐射定律适用于所有实际物体,必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数,即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度,其值在零和小于1的数值之间。根据辐射定律,只要知道了材料的发射率,就知道了任何物体的红外辐射特性。影响发射率的主要因素在:材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。

4、单色测温仪与波段内的辐射量成比例双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例,当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量,然后由测温仪计算出被测目标的温度。

为了测温,将仪器对准要测的物体,按触发器在仪器的LCD上读出温度数据,保证安排好距离和光斑尺寸之比,和视场。

红外测温仪使用时应注意的问题:

1、只测量表面温度,红外测温仪不能测量内部温度。

2、波长在5um以上不能透过石英玻璃进行测温,玻璃有很特殊的反射和透过特性,不允许精确红外温度读数。但可通过红外窗口测温。红外测温仪最好不用于光亮的或抛光的金属表面的测温(不锈钢、铝等)。

3、定位热点,要发现热点,仪器瞄准目标,然后在目标上作上下扫描运动,直至确定热点。

4、它阻挡仪器的光学系统而影响精确测温,注意环境条件:蒸汽、尘土、烟雾等。

5、环境温度,如果测温仪突然暴露在环境温差为20℃或更高的情况下,允许仪器在20分钟内调节到新的环境温度。

参考资料红外线测温仪

三、红外线测温仪原理

1、红外测温仪的测温原理是黑体辐射定律,众所周知,自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量,物体的向外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系,物体的温度越高,所发出的红外辐射能力越强。黑体的光谱辐射出射度由普朗克公式确定。

2、红外线测温仪的工作原理是当人体的红外热辐射聚焦到检测器上,检测器把辐射功率转换为电信号,这个电信号在被补偿环境温度之后以温度为单位来显示,所以红外线测温仪并不是对人体发射红外线,而是接收我们身体发出的红外线热辐射,对我们的眼睛和身体都是没有伤害的。

3、红外线经被测人辐射,由测温仪接收,由于体温不同的人吸收不同波长的红外线,这就能根据接收红外线的波长和强度测出,我们常见的红外线测温仪是被动式的。

4、依据测温原理的不同,红外测温仪的设计有三种方法,通过测量辐射物体的全波长的热辐射来确定物体的辐射温度的称为全辐射测温法。

5、通过测量物体在一定波长下的单色辐射亮度来确定它的亮度温度的称为亮度测温法;如果是通过被测物体在两个波长下的单色辐射亮度之比随温度变化来定温的称为比色测温法。

6、亮度测温法无需环境温度补偿,发射率误差较小,测温精度高,但工作于短波区,只适于高温测量,比色测温法的光学系统可局部遮挡,受烟雾灰尘影响小,测温误差小,但必须选择适当波段,使波段的发射率相差不大。

7、选用这种方法是因为中低温物体的波长较大,辐射信号很弱,而且结构简单,成本较低,但它的测温精度稍差,受物体辐射率影响大,本文选用全辐射测温法来计算被测量物体的温度,全辐射测温法是根据所有波长范围内的总辐射而定温,得到的是物体的辐射温度。

文章到此结束,如果本次分享的红外线测温仪原理物理和红外线测温仪的原理的问题解决了您的问题,那么我们由衷的感到高兴。