大家好,红外测温仪的发展历程相信很多的网友都不是很明白,包括红外线测温仪的发展也是一样,不过没有关系,接下来就来为大家分享关于红外测温仪的发展历程和红外线测温仪的发展的一些知识点,大家可以关注收藏,免得下次来找不到哦,下面我们开始吧!
一、红外线测温仪的工作原理是什么
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。
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,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,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,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。
二、红外线测温仪的工作原理(简略)
1、当物体温度处于绝对零度以上时,因为其内部带电粒子的运动,以不同波长的电磁波形式,向外辐射能量,波长涉及紫外、可见、红外光区。物体的红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关系。因此,红外测温仪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。
2、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。光学系统汇集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以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪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。除此之外,在使用红外测温仪测温时,还应考虑目标和测温仪所在的环境条件,如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。
3、红外测温仪根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪(辐射比色测温仪)。对于单色测温仪,在进行测温时,被测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场,背景辐射能量就会进入测温仪的视声符支干扰测温读数,造成误差。相反,如果目标大于测温仪的视场,测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。对于比色测温仪,其温度是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。因此当被测目标很小,不充满视场,测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡,对辐射能量有衰减时,都不对测量结果产生重大影响。对于细小而又处于运动或震动之中的目标,比色测温仪是最佳选择。这是由于光线直径小,有柔性,可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量。
4、在带激光瞄准器的型号中,激光瞄准器只做瞄准使用,红外测温仪内的探测元件将采集的能量信息输送到微处理器中进行处理,然后转换成温度读数显示,红外测温仪是通过接收目标物体发射、反射和传导的能量来测量其表面温度。
三、红外线测温仪的发展
1、1800年,英国物理学家F. W.赫胥尔发现了红外线,从此开辟了人类应用红外技术的广阔道路。在第二次世界大战中,德国人用红外变像管作为光电转换器件,研制出了主动式夜视仪和红外通信设备,为红外技术的发展奠定了基础。
2、二次世界大战后,首先由美国经过近一年的探索,开发研制的第一代用于军事领域的红外成像装置,称之为红外寻视系统(FLIR),它是利用光学机械系统对被测目标的红外辐射扫描。由光子探测器接收两维红外辐射迹象,经光电转换及一系列仪器处理,形成视频图像信号。这种系统、原始的形式是一种非实时的自动温度分布记录仪,后来随着五十年代锑化铟和锗掺汞光子探测器的发展,才开始出现高速扫描及实时显示目标热图像的系统。
3、六十年代早期,瑞典研制成功第二代红外成像装置,它是在红外寻视系统的基础上以增加了测温的功能,称之为红外热像仪。
4、开始由于保密的原因,在发达的国家中也仅限于军用,投入应用的热成像装置可在黑夜或浓厚幕云雾中探测对方的目标,探测伪装的目标和高速运动的目标,降低生产成本并根据民用的要求,通过减小扫描速度来提高图像分辨率等措施逐渐发展到民用领域,由于有国家经费的支撑,投入的研制开发费用很大,仪器的成本也很高,以后考虑到在工业生产发展中的实用性,结合工业红外探测的特点,采取压缩仪器造价。
5、六十年代中期,研制出第一套工业用的实时成像系统(THV),该系统由液氮致冷,110V电源电压供电,重约35公斤,因此使用中便携性很差,经过对仪器的几代改进,1986年研制的红外热像仪已无需液氮或高压气,而以热电方式致冷,可用电池供电;1988年推出的全功能热像仪,将温度的测量、修改、分析、图像采集、存储合于一体,重量小于7公斤,仪器的功能、精度和可靠性都得到了显著的提高。
6、九十年代中期,美国首先研制成功由军用技术(FPA)转民用并商品化的新一红外热像仪(CCD)属焦平面阵列式结构的一种凝成像装置,技术功能更加先进,现场测温时只需对准目标摄取图像,并将上述信息存储到机内的PC卡上,即完成全部操作,各种参数的设定可回到室内用软件进行修改和分析数据,最后直接得出检测报告,由于技术的改进和结构的改变,取代了复杂的机械扫描,仪器重量已小于二公斤,使用中如同手持摄像机一样,单手即可方便地操作。
7、红外热像仪在世界经济的发展中正发挥着举足轻重的作用,如今,红外热成像系统已经在电力、消防、石化以及医疗等领域得到了广泛的应用。
关于红外测温仪的发展历程,红外线测温仪的发展的介绍到此结束,希望对大家有所帮助。