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紅外測(cè)溫儀器的種類及工作原理

更新時(shí)間:2017-12-26 點(diǎn)擊次數(shù):1921
紅外測(cè)溫儀器的種類及工作原理
紅外測(cè)溫技術(shù)在生產(chǎn)過程中,在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè),設(shè)備在線故障診斷和安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了著重要作用。近20年來,非接觸紅外人體測(cè)溫儀在技術(shù)上得到迅速發(fā)展,性能不斷完善,功能不斷增強(qiáng),品種不斷增多,適用范圍也不斷擴(kuò)大。比起接觸式測(cè)溫方法,紅外測(cè)溫有著響應(yīng)時(shí)間快、非接觸、使用安全及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。非接觸紅外測(cè)溫儀包括便攜式、在線式和掃描式三大系列,并備有各種選件和計(jì)算機(jī)軟件,每一系列中又有各種型號(hào)及規(guī)格。在不同規(guī)格的各種型號(hào)測(cè)溫儀中,正確選擇紅外測(cè)溫儀型號(hào)對(duì)使用者來說是十分重要的。
1、紅外測(cè)溫儀器的種類
紅外測(cè)溫儀器主要有3種類型:紅外熱像儀、紅外熱電視、紅外測(cè)溫儀(點(diǎn)溫儀)。60年代我國(guó)研制成功*臺(tái)紅外測(cè)溫儀,八十年代初期以后又陸續(xù)生產(chǎn)小目標(biāo)、遠(yuǎn)距離、適合電業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的測(cè)溫儀器,如西光IRT-1200D型、HCW-Ⅲ型、HCW-Ⅴ型;YHCW-9400型;WHD4015型(雙瞄準(zhǔn),目標(biāo)D 40mm,可達(dá)15 m)、WFHX330型(光學(xué)瞄準(zhǔn),目標(biāo)D 50 mm,可達(dá)30 m)。美國(guó)生產(chǎn)的PM-20、30、40、50、HAS-201測(cè)溫儀;瑞典AGA公司TPT20、30、40、50等也有較廣泛的應(yīng)用。DL-500 E可以應(yīng)用于110~500 kV變電設(shè)備上,圖像清晰,溫度準(zhǔn)確。紅外熱像儀,主要有日本TVS-2000、TVS-100,美國(guó)PM-250,瑞典AGA- THV510、550、570。國(guó)產(chǎn)紅外熱像儀在昆明研制成功,實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。
2、紅外測(cè)溫儀工作原理
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)。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)。
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,沒有能量的反射和透過,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(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)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。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。
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