工作原理
在自然界中,一切溫度高于零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布 -- 與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此,通過對物體自身輻射的紅外能量的測量,便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度,這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。
黑體是一種理想化的輻射體,它吸收所有波長的輻射能量,沒有能量的反射和透過,其表面的發(fā)射率為 1 .但是,自然界中存在的實際物體,幾乎都不是黑體,為了弄清和獲得紅外輻射分布規(guī)律,在理論研究中必須選擇合適的模型,這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型,從而導(dǎo)出了普朗克黑體輻射的定律,即以波長表示的黑體光譜輻射度,這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點,故稱 黑體輻射定律 .所有實際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外,還與構(gòu)成物體的材料種類、制備方法、熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此,為使黑體輻射定律適用于所有實際物體,必須引入一個與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數(shù),即發(fā)射率。該系數(shù)表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度,其值在零和小于 1 的數(shù)值之間。根據(jù)輻射定律,只要知道了材料的發(fā)射率,就知道了任何物體的紅外輻射特性。影響發(fā)射率的主要因素在:材料種類、表面粗糙度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等。當(dāng)用紅外輻射測溫儀測量目標(biāo)的溫度時首先要測量出目標(biāo)在其波段范圍內(nèi)的紅外輻射量,然后由測溫儀計算出被測目標(biāo)的溫度。單色測溫儀與波段內(nèi)的輻射量成比例;雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。
紅外測溫采用逐點分析的方式,即把物體一個局部區(qū)域的熱輻射聚焦在單個探測器上,并通過已知物體的發(fā)射率,將輻射功率轉(zhuǎn)化為溫度。由于被檢測的對象、測量范圍和使用場合不同,紅外測溫儀的外觀設(shè)計和內(nèi)部結(jié)構(gòu)不盡相同,但基本結(jié)構(gòu)大體相似,主要包括光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。輻射體發(fā)出的紅外輻射。進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng),經(jīng)調(diào)制器把紅外輻射調(diào)制成交變輻射,由探測器轉(zhuǎn)變成為相應(yīng)的電信號。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路,并按照儀器內(nèi)的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。
選擇紅外測溫儀注意
(1)確定測溫范圍:測溫范圍是測溫儀重要的一個性能指標(biāo)。每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范圍。因此,用戶的被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過窄,也不要過寬。
(2)確定目標(biāo)尺寸:在進(jìn)行測溫時,被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿測溫儀視場。建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場,背景輻射能量就會干擾讀數(shù),造成誤差。相反,如果目標(biāo)大于測溫儀的視場,測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景輻射影響。 (3)度:選用任何儀表,這當(dāng)然是必須要考慮的.紅外測溫儀也不例外.選擇也要綜合考慮,并不是越高越好.以滿足自己的要求且在成本預(yù)算之內(nèi)為好。 (4)確定光學(xué)分辨率光學(xué)分辨率由D與S之比確定,是測溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比 (5)環(huán)境條件考慮:測溫儀所處環(huán)境對測量結(jié)果有很大影響,當(dāng)環(huán)境溫度過高、存在灰塵、等條件下,可選用廠商提供的保護(hù)套、等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護(hù)測溫儀,實現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。 (6)確定響應(yīng)時:響應(yīng)時間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應(yīng)速度,如果目標(biāo)的運(yùn)動速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時,都要求快速響應(yīng)的紅外測溫儀。對于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時,測溫儀的響應(yīng)時間就可以放寬要求了。因此,紅外測溫儀響應(yīng)時間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相適應(yīng)。





