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红外测温仪原理.ppt

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红外测温仪原理.ppt

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文档介绍

文档介绍:红外测温仪原理
第1页,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
红外线辐射的简称。
量子物理学知识告诉我们,自然界中任何物体每时每刻都在通过分子振动向外辐射能量,这种辐射能量是以“波”的形式出现的。“波”的传播速,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
7、黑体
黑体
发射率与波长无关且都等于1的物体称为黑体。它是一个理想辐射体,表明它的自身能量可以全部向外界辐射出来,但自然界中并不存在这样的理想黑体。
黑体炉即为人工制造的性能接近理想黑体的辐射标准源,用于定期对红外测温仪进行检测标定。
第16页,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
7、黑体
黑体辐射的光谱特性
不同温度的辐射曲线永不会相交
随温度增加,辐射能量增大而峰值波长减小
短波处曲线坡度更大,能量对温度的变化更灵敏
第17页,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
8、发射率
发射率
在同一温度下,实际物体辐射能量与标准黑体的辐射能量的比值称为该实际物体的发射率,又称辐射率、黑度系数等,符号为ε,ε≤1。
根据上述定义可知,黑体的发射率为1,其他实际物体的发射率小于1。说明任何一个实际物体都不能完全向外界辐射出来自身的全部能量。
发射率值随波长变化,金属的短波发射率比长波发射率高。
第18页,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
9、绝对温度T
绝对温度T
T=273+ ℃ (开/K)
即绝对温度(热力学温度)量值等于摄氏温度量值加273 ℃ ,单位为开,符号为K。
摄氏温度0 ℃ = 273K
第19页,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
10、透射率/发射率/吸收率
透射率
透过物体的辐射能量与入射到该物体的辐射能量之比称为该物体的透射率,符号为τ,τ≤1。
被物体表面反射回来的辐射能量与入射到该物体的辐射能
量之比称为该物体的反射率,符号为r,r≤1。
被物体内部吸收的辐射能量与入射到该物体的辐射能量之比称为该物体的吸收率,符号为a,a ≤1。
反射率
吸收率
第20页,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
10、透射率/发射率/吸收率
根据能量守恒原理,物体的入射能量等于被其透射、反射及吸收的能量之和,即有关系式:
τ+ r + a =1 -------- (1)
再根据热平衡原理,物体在热平衡状态下,其内部吸收的能量等于同时其向外辐射的能量,即有关系式:
a =ε ------------------ (2)
将(2)代入(1)得到:
τ+ r +ε=1 --------- (3)
对于一般非透明物体,透射率τ=0。代入(3)得到:
r +ε=1 -------------- (4)
对于非透明热平衡物体而言,其反射率与发射率之和等于1
第21页,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
结 论
实际应用当中, 表面状况越光滑,看上去越明亮的不透明物体,其反射率较高,同时其发射率肯定较低(向外辐射能量较小),测量相对比较困难。反之,对那些表面状况越粗糙,看上去越灰暗的不透明物体,其反射率较低,同时其发射率肯定较高(向外辐射能量较大),测量相对比较容易。
结 论
第22页,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
11、红外测温技术的发展
红外测温技术的发展
探测器及电子技术的发展
低温短波型
低温快速响应型
叠层双色型
耐高环温型
光学加工技术的发展
特殊波长的选择
扫瞄测温仪
光纤技术的发展
光纤瞄准型
微处理器技术的发展
高性价比产品
第23页,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
12、红外测温仪的主要参数
红外测温仪的主要参数
测温范围/响应波长
距离系数(聚焦位置)
发射率调节
测量精度及重复性
响应时间
瞄准方式
输出方式
现场环境要求
第24页,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
13、波长的选择
波长的选择
在满足测温范围条件下,近可能选择短的波长
选择能将目标的反射,透射能量降到最低的波长
特殊物体(塑料薄膜,玻璃,火焰等)要采用特殊的波长(被测物体不透明的波长)
根据现场的特殊环境选择(如观察窗口)
当视场被部分遮挡时,应选择双色仪器
第25页,共35页,2022年,5月20日,17点40分,星期二
14、目标与视场
目标与视场
目标大于测量视场
目标等于测量视场
目标小于测量视场
目标应充满视场,
第26页,共35页,2022年,5月