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系。因此,通過對物體自身輻射的紅外能量的測量,便能準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。
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。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及表面狀態(tài)有關的比例系數(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、理化結構和材料厚度等。當用紅外輻射測溫儀測量目標的溫度時首先要測量出目標在其波段范圍內(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計和內(nèi)部結構不盡相同,但基本結構大體相似,主要包括光學系統(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。進入光學系統(tǒng),經(jīng)調制器把紅外輻射調制成交變輻射,由探測器轉變成為相應的電信號。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路,并按照儀器內(nèi)的算法和目標發(fā)射率校正后轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值。
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。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確、周全,既不要過窄,也不要過寬。
(2)確定目標尺寸:在進行測溫時,被測目標面積應充滿測溫儀視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小于視場,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算之內(nèi)為好。 (4)確定光學分辨率光學分辨率由D與S之比確定,是測溫儀到目標之間的距離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)境對測量結果有很大影響,當環(huán)境溫度過高、存在灰塵、等條件下,可選用廠商提供的保護套、等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護測溫儀,實現(xiàn)準確測溫。 (6)確定響應時:響應時間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應速度,如果目標的運動速度很快或測量快速加熱的目標時,都要求快速響應的紅外測溫儀。對于靜止的或目標熱過程存在熱慣性時,測溫儀的響應時間就可以放寬要求了。因此,紅外測溫儀響應時間的選擇要和被測目標的情況相適應。





