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  • 红外测温原理
    作者:管理员    发布于:2016-04-24 08:27:17    文字:【】【】【
    摘要:红外测温原理

    红外测温仪接收多种物体自身发射出的不可见红外能量,红外辐射是电磁频谱的一部分,它包括无线电波、微波、可见光、紫外线、α射线和X射线。红外线的波长位于可见光和无线电波之间,红外线波长常用μm(微米)表示,波长范围为071000μm,实际上,红外测温仪所使用的红外线在0714μm波带中。

      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。测温时,被测物体发射出的红外能量,通过红外测温仪的光学系统汇聚其视场内的红外能量,红外能量聚焦在光电探测器上转换为相应的电信号,该信号再经转换,变为被测目标的温度值,在LCD显示屏上显示出来。几个影响精确测温的重要因素是:发射率、视场到光斑(被测目标)的距离和光斑的位置。

      (1)选择被测目标发射率 大多数物体都会发射、反射和透射能量,只有发射的能量能指示物体的温度。当红外测温仪测量表面温度时,仪器能接收到所有这三种能量。因此,所有红外测温仪必须调节为只读出发射的能量。

      测量误差通常由其他光源反射的红外能量引起,因为用红外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能量,然后再由测温仪计算出被测目标的温度。

      红外测温仪一般都是按黑体(发射率ε=100)进行分度的。根据黑体辐射定律,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。自然界中存在的实际物体,几乎都不是黑体。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、制各方法、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,必须引人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,其值介于01之间。有些红外测温仪可改变发射率,物质发射率可从有关资料中的《辐射测温中有关物体发射率的数据》表中查得。一般红外测温仪将发射率固定预置为095,该发射率值适用于大多数有机材料、油漆或氧化表面的表面温度,若表面为其他材料,则就要用一种胶带或平光黑漆涂于被测表面加以补偿。在胶带或漆达到与基底材料相同温度时,测量胶带或漆表面的温度,即为材料真实温度。

      (2)测温目标大小与测温距离的关系 在不同距离处,被测目标的有效直径D是不同的,因而在测量小目标时要注意目标距离。红外测温仪距离系数(光学分辨率)Κ被定义为被测目标的距离L与被测目标的直径D之比,即KLD

      测温目标大小与测温距离的关系如图1所示。红外测温仪的光学系统从圆形光斑收集能量并聚焦在探测器上,K值越大,红外测温仪的分辨率越好,如果红外测温仪远离目标,而目标又小,则应选择高分辨率的红外测温仪。激光瞄准用以帮助瞄准在测量点上。红外光学的最新改进是增加了近焦特性,可对小目标区域提供精确测量,还可防止背景温度的影响。视场确保目标大于红外测温仪测量时的光斑尺寸,目标越小,就应离它越近。当精度特别重要时,要确保目标至少为光斑尺寸的2倍。

    红外测温原理--上海舒佳电气有限公司

     若被测目标有较亮背景光(特别是受太阳光或强灯直射),则测量的准确性将受到影响,此时可用物体遮挡直射目标的强光以消除背景干扰。

      (3)目标尺寸 测温时,被测目标的尺寸应大于或等于红外测温仪的视场,否则测量有误差。一般被测目标的尺寸应超过红外测温仪视场的50%,如图2所示。

    红外测温原理--上海舒佳电气有限公司

    4)温度范围 红外测温仪的温度范围一般为-50300℃,每种型号的红外测温仪都有其特定的测温范围。所选仪器的温度范围应与具体应用范围相匹配。

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