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简述红外测温仪技术现代应用

时间:2021-09-19 00:03 点击次数:
  本文摘要:红外测温仪的测温原理是将物体(如钢水)升空的红外线具备的辐射能转变成电信号,红外线辐射能的大小与物体(如钢水)本身的温度比较不应,根据转变成电信号大小,可以确认物体(如钢水)的温度。红外测温技术已发展到可对有热变化表面展开扫瞄测温,确认其温度产于图像,很快检测出有隐蔽的温差,这就是红外热像仪。红外热像仪年所应用于军事上,美国TI公司19"年研制出世界上第一台红外扫描侦查系统。

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红外测温仪的测温原理是将物体(如钢水)升空的红外线具备的辐射能转变成电信号,红外线辐射能的大小与物体(如钢水)本身的温度比较不应,根据转变成电信号大小,可以确认物体(如钢水)的温度。红外测温技术已发展到可对有热变化表面展开扫瞄测温,确认其温度产于图像,很快检测出有隐蔽的温差,这就是红外热像仪。红外热像仪年所应用于军事上,美国TI公司19"年研制出世界上第一台红外扫描侦查系统。

以后,红外热光学技术在西方国家相继用作飞机、坦克、军舰和其他武器上,作为侦查目标的冷瞄准具系统,大大提高了搜寻、击中目标的能力。瑞典AGA公司生产的红外热像仪在民用技术上正处于领先地位。但是,怎样使红外测温技术获得广泛应用,目前依然是一个有一点研究的应用于课题。

红外测温仪工作原理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、表明输入等部分构成。光学系统汇集其视场内的目标红外电磁辐射能量,视场的大小由测温仪的光学零件及其方位确认。红外能量探讨在光电探测器上并改变为适当的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路,并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后改变为被测目标的温度值。

在自然界中,一切温度低于绝对零度的物体都在不时地向周围空间收到红外电磁辐射能量。物体的红外电磁辐射能量的大小及其按波长的产于--与它的表面温度具有十分紧密的关系。

因此,通过对物体自身电磁辐射的红外能量的测量,之后能精确地测量它的表面温度,这就是红外电磁辐射测温所依据的客观基础。黑体是一种理想化的辐射体,它吸取所有波长的电磁辐射能量,没能量的光线和利用,其表面的发射率为1.但是,自然界中不存在的实际物体,完全都不是黑体,为了搞清楚和取得红外电磁辐射产于规律,在理论研究中必需自由选择适合的模型,这就是普朗克明确提出的体腔电磁辐射的量子化振子模型,从而给定了普朗克黑体电磁辐射的定律,即以波长回应的黑体光谱电磁辐射度,这是一切红外电磁辐射理论的出发点,故称黑体电磁辐射定律.所有实际物体的辐射量除依赖电磁辐射波长及物体的温度之外,还与包含物体的材料种类、制取方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。

因此,为使黑体电磁辐射定律限于于所有实际物体,必需引进一个与材料性质及表面状态有关的比例系数,即发射率。该系数回应实际物体的热辐射与黑体电磁辐射的相似程度,其值在零和大于1的数值之间。根据电磁辐射定律,只要告诉了材料的发射率,就告诉了任何物体的红外电磁辐射特性。

影响发射率的主要因素在:材料种类、表面粗糙度、化学系结构和材料厚度等。当用红外电磁辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出有目标在其波段范围内的红外辐射量,然后由测温仪计算出来出有被测目标的温度。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。

红外测温使用有理分析的方式,即把物体一个局部区域的热辐射探讨在单个探测器上,并通过未知物体的发射率,将辐射功率转化成为温度。由于被检测的对象、测量范围和用于场合有所不同,红外测温仪的外观设计和内部结构不尽相同,但基本结构大体相近,主要还包括光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、表明输入等部分构成。

辐射体收到的红外电磁辐射。转入光学系统,经调制器把红外电磁辐射调制成交价逆电磁辐射,由探测器改变沦为适当的电信号。

该信号经过放大器和信号处理电路,并按照仪器内的算法和目标发射率校正后改变为被测目标的温度值。红外线测温仪三大分类:(1)人用红外线测温仪:额温型红外线体温计(以下全称额温计)是一种利用红外接管原理测量人体的测温计。用于时,只须便利的将观测窗口对准额头方位,就能较慢、精确的测出人体温度。

(2)工业红外测温仪:工业红外测温仪测量物体的表面温度,其光传感器电磁辐射、光线并传输能量,然后能量由分析仪展开搜集、探讨,再行由其它的电路将信息转化成为读书表明在机上,本机配有的激光灯更加有效地对准被测物及提升测量精度。(3)畜牧业动物红外测温仪测温仪:兽用红外线非认识体温计根据普朗克原理,通过精确测量动物体表特定部位的体表温度,修正体表温度与实际温度的温差,之后能精确表明出有动物的个体体温。

确认波长范围:目标材料的发射率和表面特性要求测温仪的光谱号召或波长。对于低反射率合金材料,有低的或变化的发射率。在高温区,测量金属材料的最佳波长是近红外,可搭配0.18-1.0μm波长。其他温区可搭配1.6μm、2.2μm和3.9μm波长。

由于有些材料在一定波长是半透明的,红外能量不会击穿这些材料,对这种材料不应自由选择类似的波长。如测量玻璃内部温度搭配10μm、2.2μm和3.9μm(被测玻璃要较厚,否则不会利用)波长;测量玻璃内部温度搭配5.0μm波长;测低区区搭配8-14μm波长为宜;再行如测量聚乙烯塑料薄膜搭配3.43μm波长,聚醋类搭配4.3μm或7.9μm波长。

厚度多达0.4mm搭配8-14μm波长;又如测火焰中的C02用窄带4.24-4.3μm波长,测火焰中的C0用窄带4.64μm波长,测量火焰中的N02用4.47μm波长。确认响应时间:响应时间回应红外测温仪对被测温度变化的反应速度,定义为抵达最后读数的95%(双色比色光纤只必须5%能量)能量所必须时间,它与光电探测器、信号处理电路及表明系统的时间常数有关。新型红外测温仪响应时间平均1ms.这要比接触式测温方法,更快。

如果目标的运动速度迅速或测量较慢冷却的目标时,要搭配较慢号召红外测温仪,否则约将近充足的信号号召,不会减少测量精度。然而,并不是所有应用于都拒绝较慢号召的红外测温仪。

对于惯性的或目标热过程不存在热惯性时,测温仪的响应时间就可以限制拒绝了。因此,红外测温仪响应时间的自由选择要和被测目标的情况相适应。

确认光学分辨率(距离系由灵敏)光学分辨率由D与S之比确认,是测温仪到目标之间的距离D与测量光斑直径S之比。如果测温仪由于环境条件容许必需加装在靠近目标之处,而又要测量小的目标,就不应自由选择低光学分辨率的测温仪。

光学分辨率越高,即减小D:S比值,测温仪的成本也越高。确认波长范围:目标材料的发射率和表面特性要求测温仪的光谱号召或波长。对于低反射率合金材料,有低的或变化的发射率。

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在高温区,测量金属材料的最佳波长是近红外,可搭配0.18-1.0μm波长。其他温区可搭配1.6μm、2.2μm和3.9μm波长。由于有些材料在一定波长是半透明的,红外能量不会击穿这些材料,对这种材料不应自由选择类似的波长。

如测量玻璃内部温度搭配1.0μm、2.2μm和3.9μm(被测玻璃要较厚,否则不会利用)波长;测量玻璃内部温度搭配5.0μm波长;测低区区搭配8-14μm波长为宜;再行如测量聚乙烯塑料薄膜搭配3.43μm波长,聚酯类搭配4.3μm或7.9μm波长。厚度多达0.4mm搭配8-14μm波长;又如测火焰中的CO2用窄带4.24-4.3μm波长,测火焰中的CO用窄带4.64μm波长,测量火焰中的NO2用4.47μm波长。确认响应时间:响应时间回应红外测温仪对被测温度变化的反应速度,定义为抵达最后读数的95%能量所必须时间,它与光电探测器、信号处理电路及表明系统的时间常数有关。广州宏诚香港CEM品牌红外测温仪响应时间平均1ms.这要比接触式测温方法更快。

如果目标的运动速度迅速或测量较慢冷却的目标时,要搭配较慢号召红外测温仪,否则约将近充足的信号号召,不会减少测量精度。然而,并不是所有应用于都拒绝较慢号召的红外测温仪。对于惯性的或目标热过程不存在热惯性时,测温仪的响应时间就可以限制拒绝了。因此,红外测温仪响应时间的自由选择要和被测目标的情况相适应。

信号处理功能:测量线性过程(如零件生产)和倒数过程有所不同,拒绝红外测温仪有信号处理功能(如峰值维持、谷值维持、平均值)。如测温传送带上的玻璃时,就要用峰值维持,其温度的输入信号传输至控制器内。环境条件考虑到:测温仪所处的环境条件对测量结果有相当大影响,不应加以考虑到并必要解决问题,否则不会影响测温精度甚至引发测温仪的损毁。

当环境温度过低、不存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下,可搭配厂商获取的保护套、水冷却、空气冷却系统、空气刮起扫器等附件。这些附件可有效地解决问题环境影响并维护测温仪,构建精确测温。

在确认附件时,不应尽量拒绝标准化服务,以减少加装成本。当烟雾、灰尘或其他颗粒减少测量能量信呈圆形惮,双色测温仪是最佳自由选择。在噪声、电磁场、震动或难以接近环境条件下,或其他险恶条件下,光纤双色测温仪是最佳自由选择。

在密封的或危险性的材料应用于中(如容器或真空箱),测温仪通过窗口展开观测。材料必需有充足的强度并能通过所用测温仪的工作波长范围。还要确认操作工否也必须通过窗口展开仔细观察,因此要自由选择适合的加装方位和窗口材料,防止相互影响。

在低温测量应用于中,一般来说用Ge或Si材料作为窗口,不浮红外线,人眼无法通过窗口仔细观察目标。如操作员必须通过窗口目标,不应使用既浮红外电磁辐射又利用红外线的光学材料,如不应使用既浮红外电磁辐射又利用红外线的光学材料,如ZnSe或BaF2等作为窗口材料。

操作者非常简单,使用方便:红外测温仪应当是直观的,操作者非常简单,更容易被操作者人员用于,其中便携式红外测温仪是一种集测温和表明输入为一体的小型、轻巧、由人装载展开测温的仪器,在表明面板上可表明温度和输入各种温度信息,有的可通过遥控或通过计算机软件程序操作者。在环境条件险恶简单的情况下,可以自由选择测温头和显示器分离的系统,以便于加装和配备。可选择与现行掌控设备相匹配的信号输入形式。

红外电磁辐射测温仪的标定:红外测温仪必需经过标定才能使它正确地表明出有被测目标的温度。如果所用的测温仪在用于中经常出现测温超差,则须要撤回厂家或维修中心新的标定。


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