《紅外溫度計設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、.紅外溫度計的設(shè)計1.紅外的發(fā)現(xiàn)紅外光也叫紅外線，它是一位英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的。1800年，赫胥爾在研究太陽光時，讓光通過棱鏡分解為彩色光帶，他用溫度計去測量光帶中不同顏色所含的熱量。試驗中。他偶然發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象：放在光帶洪廣外的一支溫度計，比室內(nèi)其他溫度的指示數(shù)值高。經(jīng)過反復(fù)試驗。這個所謂熱量最多的高溫區(qū)，總是位于光帶最邊緣處紅光的外面。于是他宣布太陽發(fā)出的輻射中除可見光線外，還有一種人眼看不見的“熱線”，這種人的肉眼看不見的“熱線”位于紅色光外側(cè)，叫做紅外線。(不過，要說明的是，事實上太陽發(fā)出的能量以波長580nm的綠光最強。)紅外線是一種電磁波，具有與無線電波及可見

2、光一樣的本質(zhì)。紅外線的波長在0.76～100μm之間，位于無線電波與可見光之間。任何物體，只要它的溫度比零下273度高，就無一例外地發(fā)射出紅外線。2.紅外測溫的原理紅外測溫系統(tǒng)是利用物體的輻射能量與溫度有關(guān)的原理而組成測溫的系統(tǒng)。將普朗克公式在探測器工作波長范圍內(nèi)積分可以得出目標(biāo)輻射率的大小與目標(biāo)溫度間存在著固定的對應(yīng)關(guān)系，用紅外探測器測出目標(biāo)的熱輻射功率，就能計算出目標(biāo)的表面溫度，這就為紅外測溫奠定了理論基礎(chǔ)。2.1普朗克定律黑體的光譜輻射出射度是波長和黑體溫度的函數(shù)，即：　　　　　　　　　　　　　　　　?。?—1）式中：—第一輻射常數(shù)，；—第二輻射常數(shù)，；其中：...

3、圖1—1K—玻耳茲曼常數(shù)；h—普朗克常數(shù)；c—電磁波在真空中的傳播速度。圖1-1表示了不同溫度下黑體輻射的頻譜分布，從圖中可以看出:黑體總的輻射能量隨溫度的增高而增加，這是單波段測溫儀的依據(jù)。隨著溫度升高輻射峰所在的波長向短波方向移動，其規(guī)律符合維恩位移定律。顯然高溫測溫儀適用于較短的工作波長，低溫測溫儀宜選用較長的工作波段；短波長處輻射能量隨溫度增加比長波長處快，這意味著短波長處比長波長處測溫靈敏度高。2.2斯蒂芬一玻耳茲曼定律將普朗克公式1-1對所有波長積分，便可得到描述單位面積黑體輻射到半球空間的總輻射功率，即　　　　　　　　?。?—2）式中，，稱為斯蒂芬一玻耳茲曼

4、常數(shù)。2.3實際物體溫度的計算式（1—1）,（1—2）中的T均為絕對溫度。計算實際物體的輻射出射度只需在式（1—1）,（1—2）中乘以發(fā)射率即可。物體的輻射出射度與輻射的溫度T和發(fā)射率有關(guān)。只要測出物體的輻射出射度又以知物體的發(fā)射率即可求出溫度T。實際上物體的測量是通過輻射量的測量得到的。3.紅外測溫技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r1800年，英國物理學(xué)家F.W赫胥爾發(fā)現(xiàn)了紅外輻射，其占據(jù)的波段為0.76～1000，反映了一定溫度物體的熱特性，從此開辟了人類應(yīng)用紅外技術(shù)的廣闊道路。紅外輻射測溫技術(shù)的發(fā)展主要從兩方面來看：一是紅外輻射測溫儀器的發(fā)展；二是紅外輻射測溫技術(shù)的發(fā)展。3.1紅外輻射

5、測溫儀器的分類及發(fā)展...利用紅外輻射的原理進行溫度測量的儀器是從簡單到復(fù)雜逐漸發(fā)展而成的。早期的紅外測溫儀僅限于檢測物體的某一點的溫度，而后可以測量一條線的溫度，而不能顯示物體的形狀和表面上的溫度分布。直到了20世紀(jì)五六十年代，由于紅外探測器的改進和快速靈敏的光子探測器的問世，才導(dǎo)致了實驗性、原理性熱成像系統(tǒng)的誕生。發(fā)展到目前的熱成像系統(tǒng)，它己經(jīng)是窄禁帶半導(dǎo)體技術(shù)、精密光學(xué)、精密機械、微電子學(xué)、特殊紅外工藝、新型紅外光學(xué)材料與系統(tǒng)工程學(xué)的產(chǎn)物。根據(jù)紅外測溫的方式，紅外測溫儀器可以分為全場分析探測系統(tǒng)和逐點分析探測系統(tǒng)兩種。全場分析是用紅外成像鏡頭把物體的溫度分布圖像成像

6、在傳感器陣列上，從而獲得物體空間溫度場的全場分布，全場分布探測系統(tǒng)稱為紅外熱像儀。逐點分析是把物體一個局部區(qū)域的熱輻射聚焦到單個探測器上，并通過己知物體的發(fā)射率，將輻射功率轉(zhuǎn)化為溫度，逐點分析系統(tǒng)常稱為紅外測溫儀。紅外測溫儀包括紅外點溫儀、紅外熱電視、紅外行掃儀。六十年代我國研制成功第一臺紅外測溫儀。我國最早開發(fā)應(yīng)用的是紅外光電測溫儀，它相當(dāng)于一個自動光學(xué)高溫計，響應(yīng)時間不快，測溫精度不高，己經(jīng)被淘汰。進入九十年代，我國的紅外測溫儀采用當(dāng)今國際上通用的工作原理，由反射式、折射式或干涉式光學(xué)系統(tǒng)收集被測物發(fā)出的紅外輻射，經(jīng)濾光片選取一定波長范圍的輻射，射入紅外探測器，探測器

7、輸出的電信號經(jīng)過放大，線性化處理后送入數(shù)字電壓表顯示被測物體的溫度。并且陸續(xù)生產(chǎn)了小目標(biāo)、遠(yuǎn)距離、適合工業(yè)生產(chǎn)特點的測溫儀器，如西光IRT-1200D型、HCW-III型、HCW-V型；YHCW-9400型；WHD4015型(雙瞄準(zhǔn)，目標(biāo)直徑為40mm時，測距可達15m)、WFHX330型(光學(xué)瞄準(zhǔn)，目標(biāo)直徑為50mm，測距可達30m)。九十年代末期，我國也產(chǎn)生了用光纖束作為光學(xué)系統(tǒng)的測溫儀，用單板機或單片機作信號處理和線性化及數(shù)字顯示的測溫儀。3.2紅外輻射測溫技術(shù)的分類及發(fā)展到二十世紀(jì)初，輻射法測溫的理論準(zhǔn)備已基本完善。又