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什么是紅外測(cè)溫儀 測(cè)溫儀是如何工作的

時(shí)間:2020-08-04    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
1、紅外原理:任何物體只要它的溫度高于絕對(duì)零度(-273℃),就有熱輻射向外發(fā)射,物體溫度不同,其輻射出的能量也不同,且輻射波的波長(zhǎng)也不同,但總是包含著紅外輻射在內(nèi),千攝氏度以下的物體,其熱輻射中較強(qiáng)的電磁波是紅外波,所以對(duì)物體自身紅外輻射的測(cè)量,便能準(zhǔn)確測(cè)定它的表面溫度,這就是紅外測(cè)溫儀測(cè)溫依據(jù)的客觀基礎(chǔ)和基本原理。 

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(shí)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(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),故稱黑體輻射定律。 

所有實(shí)際物體的輻射量除依賴于輻射波長(zhǎng)及物體的溫度之外,還與構(gòu)成物體的材料種類、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(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0和1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、表面粗糙度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等。 

2、紅外測(cè)溫儀的工作原理和結(jié)構(gòu):在自然界中,一切溫度高于絕對(duì)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(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)。 

紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫原理是將物體(如鋼水)發(fā)射的紅外線具有的輻射能轉(zhuǎn)變成電信號(hào),紅外線輻射能的大小與物體(如鋼水)本身的溫度相對(duì)應(yīng),根據(jù)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)大小,可以確定物體(如鋼水)的溫度。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)溫儀測(cè)量目標(biāo)的溫度時(shí)首先要測(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。紅外測(cè)溫儀根據(jù)原理可分為單色測(cè)溫儀和雙色測(cè)溫儀(輻射比色測(cè)溫儀),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。 

3、紅外測(cè)溫儀的發(fā)展和分類:紅外測(cè)溫技術(shù)已發(fā)展到可對(duì)有熱變化表面進(jìn)行掃描測(cè)溫,確定其溫度分布圖像,迅速檢測(cè)出隱藏的溫差,這就是紅外熱像儀。紅外熱像儀最先應(yīng)用于軍事上,美國(guó)TI公司研制出世界上第一臺(tái)紅外掃描偵察系統(tǒng),以后紅外熱成像技術(shù)在西方國(guó)家陸續(xù)用于飛機(jī)、坦克、軍艦和其它武器上,作為偵察目標(biāo)的熱瞄系統(tǒng),大大提高了搜索、命中目標(biāo)的能力。紅外測(cè)溫儀大致分類如下:(1)紅外點(diǎn)溫儀:包含便攜式和固定式兩種;(2)紅外掃描儀;(3)紅外熱像儀。
紅外線測(cè)溫儀的常見應(yīng)用介紹

  非接觸式測(cè)溫儀常用于:冶金:連鑄、熱軋(除鱗機(jī)、軋機(jī)機(jī)組、卷曲機(jī)、卷材箱)冷軋、棒/線材軋制、高爐熱風(fēng)爐、熱處理;

  中、高頻的加熱爐等電力:高壓開關(guān)柜溫度監(jiān)控、高壓電網(wǎng)熱點(diǎn)巡檢(電連接器、變壓器)等水泥:

  用于回轉(zhuǎn)窯窯體溫度監(jiān)測(cè)和成像玻璃:玻璃密封、成型、彎曲、以及玻璃加工過程中的瑕疵檢測(cè)及質(zhì)量提高;

  主要應(yīng)用于熔爐、平板玻璃、模具和芯模、玻璃纖維、汽車玻璃、燈泡、泡殼和管材,瓶罐容器和特種玻璃等玻璃加工工藝其它:制鞋、工業(yè)微波爐、半導(dǎo)體、太陽能、食品加工等。

  在線測(cè)溫儀如應(yīng)于玻璃行業(yè)的情況下,在選配在線測(cè)溫儀時(shí),距離比度必須超過150:1。

  玻璃的反射和透射性能不同于其它材料,但如果被測(cè)物體的溫度超過250℃時(shí),紅外測(cè)溫儀是可以透過玻璃窗口進(jìn)行溫度測(cè)量的,并且測(cè)量的精度不受影響。

  如何保證測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)溫度的精度?

  完全理解紅外技術(shù)及其原理是準(zhǔn)確測(cè)量溫度的基礎(chǔ)。

  使用紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度時(shí),從被測(cè)物體發(fā)出的紅外能量通過紅外測(cè)溫儀的光學(xué)系統(tǒng)被傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào),該信號(hào)再顯示為溫度讀數(shù)及(或)熱像。

  有幾種因素決定測(cè)量精度,重要的因素是輻射系數(shù)、距離遠(yuǎn)近(距離系數(shù))和視場(chǎng)。

  紅外測(cè)溫儀工作原理是什么?

  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,紅外能量聚集在光電探測(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。

標(biāo)簽: 紅外線測(cè)溫儀
紅外線測(cè)溫儀 紅外線測(cè)溫儀的常見應(yīng)用介紹_紅外線測(cè)溫儀
紅外測(cè)溫儀的原理是怎樣的呢

    紅外測(cè)溫儀根據(jù)原理可分為單色測(cè)溫儀和雙色測(cè)溫儀(輻射比色測(cè)溫儀)。對(duì)于單色測(cè)溫儀,在進(jìn)行測(cè)溫時(shí),被測(cè)目標(biāo)面積應(yīng)充滿測(cè)溫儀視場(chǎng)。

    建議被測(cè)目標(biāo)尺寸超過視場(chǎng)大小的50%為好。

    如果目標(biāo)尺寸小于視場(chǎng),背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入測(cè)溫儀的視聲符支干擾測(cè)溫讀數(shù),造成誤差。

    相反,如果目標(biāo)大于測(cè)溫儀的視場(chǎng),測(cè)溫儀就不會(huì)受到測(cè)量區(qū)域外面的背景影響。

    對(duì)于比色測(cè)溫儀,其溫度是由兩個(gè)獨(dú)立的波長(zhǎng)帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。

    因此當(dāng)被測(cè)目標(biāo)很小,不充滿視場(chǎng),測(cè)量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋,對(duì)輻射能量有衰減時(shí),都不對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。

    對(duì)于細(xì)小而又處于運(yùn)動(dòng)或震動(dòng)之中的目標(biāo),比色測(cè)溫儀是選擇。

    這是由于光線直徑小,有柔性,可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量。

    紅外測(cè)溫儀根據(jù)原理及距離系數(shù)解析

    紅外線測(cè)溫儀距離系數(shù)是什么?

    距離系數(shù)由D:S之比確定,即紅外測(cè)溫儀測(cè)溫儀探頭到目標(biāo)之間的距離D與被測(cè)目標(biāo)直徑之比。

    如果測(cè)溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處,而又要測(cè)量小的目標(biāo),就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測(cè)溫儀。

    光學(xué)分辨率越高,即增大D:S比值,測(cè)溫儀的成本也越高。

    紅外測(cè)溫儀D:S的范圍從2:1(低距離系數(shù))到高于300:1(高距離系數(shù))。

    如果測(cè)溫儀遠(yuǎn)離目標(biāo),而目標(biāo)又小,就應(yīng)選擇高距離系數(shù)的測(cè)紅外線測(cè)溫儀溫儀。

    對(duì)于固定焦距的測(cè)溫儀,在光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)處為光斑位置,近于和遠(yuǎn)于焦點(diǎn)位置光斑都會(huì)增大,存在兩個(gè)距離系數(shù)。

    因此,為了能在接近和遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的距離上準(zhǔn)確測(cè)溫,被測(cè)目標(biāo)尺寸應(yīng)大于焦點(diǎn)處光斑尺寸;

    變焦測(cè)溫儀有一個(gè)焦點(diǎn)位置,可根據(jù)到目標(biāo)的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。

    增大D:S,接收的能量就減少,如不增大接收口徑,距離系數(shù)D:S很難做大,這就要增加儀器成本。

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