紅外測(cè)溫采用逐點(diǎn)分析的方式,即把物體一個(gè)局部區(qū)域的熱輻射聚焦在單個(gè)探測(cè)器上,并通過(guò)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(cè)的對(duì)象、量測(cè)范圍和使用場(chǎng)合不同,紅外測(cè)溫儀的外觀設(shè)計(jì)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(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。
工作原理
由光學(xué)系統(tǒng) 、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量,視場(chǎng)的大小由測(cè)溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。
紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器和信號(hào)處理電路,并按照 儀器內(nèi)療的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。
當(dāng)用紅外輻射測(cè)溫儀量測(cè)目標(biāo)的溫度時(shí)首先要量測(cè)出目標(biāo)在其波段范圍內(nèi)的紅外輻射量,然后由測(cè)溫儀計(jì)算出被測(cè)目標(biāo)的溫度。單色測(cè)溫儀與波段內(nèi)的輻射量成比例;雙色測(cè)溫儀與兩個(gè)波段的輻射量之比成比例。
選擇紅外測(cè)溫儀可分為三個(gè)方面:
性能指標(biāo)方面,如溫度范圍、距離比(也叫目標(biāo)系數(shù))、工作波長(zhǎng)、量測(cè)精度、響應(yīng)時(shí)間等;環(huán)境和工作條件方面,如環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護(hù)附件等;其他選擇方面,如使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價(jià)格等,也對(duì)測(cè)溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。
隨著技術(shù)和不斷發(fā)展,紅外測(cè)溫儀蕞佳設(shè)計(jì)和新進(jìn)展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器,擴(kuò)大了選擇余地。
紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。
被測(cè)物體和反饋源的輻射線經(jīng)調(diào)制器調(diào)制后輸入到紅外檢測(cè)器。
兩信號(hào)的差值經(jīng)反放大器放大并控制反饋源的溫度,使反饋源的光譜輻射亮度和物體的光譜輻射亮度一樣。顯示器指出被測(cè)物體的亮度溫度。
紅外測(cè)溫儀測(cè)量精度的影響因素
1、測(cè)量角度
為了保證測(cè)量準(zhǔn)確,儀器在測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量沿著被測(cè)物體表面的法線方向(垂直于被測(cè)目標(biāo)表面)進(jìn)行測(cè)量。
如果不能保證在法線方向上,也應(yīng)當(dāng)在與法線方向成45°角內(nèi)進(jìn)行測(cè)量,否則儀器顯示值會(huì)偏低。
2、環(huán)境溫度
應(yīng)嚴(yán)格按照儀器技術(shù)指標(biāo)所標(biāo)明的環(huán)境溫度使用儀器,超過(guò)此范圍儀器測(cè)量誤差將會(huì)增大,甚至損壞。
當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí),可使用風(fēng)冷、水冷裝置或熱保護(hù)套,熱保護(hù)套可使儀器在高達(dá)200℃的環(huán)境下正常使用。
手持式測(cè)溫儀從一個(gè)環(huán)境拿到另一個(gè)環(huán)境溫度相差較大的環(huán)境中使用時(shí),將會(huì)導(dǎo)致儀器精度的暫時(shí)降低;
為得到理想的測(cè)量結(jié)果,應(yīng)將儀器在工作現(xiàn)場(chǎng)放置一段時(shí)間(建議最少30分鐘)使儀器溫度與環(huán)境溫度達(dá)到平衡后再使用。
3、空氣質(zhì)量
煙霧、灰塵和空氣中的其它污染物以及不清潔的透鏡會(huì)使儀器不能接收到滿足測(cè)量精度的足夠紅外能量,儀器的測(cè)量誤差將增大。
因此,可以經(jīng)常保持透鏡清潔,空氣吹掃器有助于使透鏡不受污染。
4、電磁干擾
儀器要盡可能遠(yuǎn)離潛在的電干擾源,如負(fù)荷變化大的電動(dòng)設(shè)備。在線式儀器的輸出和輸入連接使用屏蔽線并確保屏蔽線良好接地。
在強(qiáng)干擾環(huán)境下,使用外部保護(hù)導(dǎo)管,剛性導(dǎo)管比柔性導(dǎo)管好。不得將其它設(shè)備的交流電源引入同一導(dǎo)管內(nèi)。
5、環(huán)境輻射
當(dāng)被測(cè)目標(biāo)周?chē)衅渌鼫囟容^高的物體、光源或太陽(yáng)的輻射時(shí),這些輻射會(huì)直接或間接的進(jìn)入測(cè)量光路,造成測(cè)量誤差。
為了克服環(huán)境輻射的影響,首先要避免環(huán)境輻射直接進(jìn)入光路,應(yīng)該盡量使被測(cè)目標(biāo)充滿儀器視場(chǎng),對(duì)于環(huán)境輻射的間接干擾,可采用遮擋的方法消除。
6、視場(chǎng)與目標(biāo)大小
要確保目標(biāo)進(jìn)入儀器測(cè)量視場(chǎng)。目標(biāo)越小,則應(yīng)離得越近。在實(shí)際測(cè)量時(shí),為了減小誤差,可以能使目標(biāo)的大小為視場(chǎng)光斑的兩倍以上。
紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng),光電探測(cè)器,信號(hào)放大器及信號(hào)處理·顯示輸出等部分組成。
光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量,紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào),該信號(hào)再經(jīng)換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。
工作原理
了解紅外測(cè)溫儀的工作原理、技術(shù)指標(biāo)、環(huán)境工作條件及操作和維修等是用戶正確地選擇和使用紅外測(cè)溫儀的基礎(chǔ)。
紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。
光學(xué)系統(tǒng)匯集其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量,視場(chǎng)的大小由測(cè)溫儀的光學(xué)零件以及位置決定。
紅外能量聚焦在光電探測(cè)儀上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。
該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器和信號(hào)處理電路按照儀器內(nèi)部的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。
除此之外,還應(yīng)考慮目標(biāo)和測(cè)溫儀所在的環(huán)境條件,如溫度、氣氛、污染和干擾等因素對(duì)性能指標(biāo)的影響及修正方法。
一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都在不停地向周?chē)臻g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(zhǎng)的分布--與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。
因此,通過(guò)對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量,便能準(zhǔn)確地測(cè)定它的表面溫度,這就是紅外輻射測(cè)溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。
黑體輻射定律:
黑體是一種理想化的輻射體,它吸收所有波長(zhǎng)的輻射能量,沒(méi)有能量的反射和透過(guò),其表面的發(fā)射率為1。
應(yīng)該指出,自然界中并不存在真正的黑體,但是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(zhǎng)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(diǎn),故稱(chēng)黑體輻射定律。
物體發(fā)射率對(duì)輻射測(cè)溫的影響:
自然界中存在的實(shí)際物體,幾乎都不是黑體。所有實(shí)際物體的輻射量除依賴(lài)于輻射波長(zhǎng)及物體的溫度之外,還與構(gòu)成物體的材料種類(lèi)、制備方法、熱過(guò)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(shí)際物體,必須引入一個(gè)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(shí)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)射率的主要因紗在:材料種類(lèi)、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(cè)溫儀測(cè)量目標(biāo)的溫度時(shí)先要測(cè)量出目標(biāo)在其波段范圍內(nèi)的紅外輻射量,然后由測(cè)溫儀計(jì)算出被測(cè)目標(biāo)的溫度。
單色測(cè)溫儀與波段內(nèi)的輻射量成比例;雙色測(cè)溫儀與兩個(gè)波段的輻射量之比成比例。
紅外系統(tǒng):
紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。
光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量,視場(chǎng)的大小由測(cè)溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。
該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器和信號(hào)處理電路,并按照儀器內(nèi)療的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。