紅外測(cè)溫工作原理課件

1、紅外測(cè)溫原理與選型紅外測(cè)溫原理與選型13482297687 可見光 紫外光紫外光紅外光紅外光X-射線射線 Gamma Rays 無(wú)線電波無(wú)線電波 EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF 0.1A1A1UA100A0.11101001cm0.1cm10cm1m100m 1km10km 100km 波長(zhǎng) 10m 30 201510864321.510.80.60.4 波長(zhǎng) (um) 常用紅外光譜范圍 123456 7 8 9 10 11 12 13 14 1500C 1000C 542C 260C 20C 不同溫度的不同溫度的輻射輻射曲線永不會(huì)相交曲線

2、永不會(huì)相交 隨溫度增加，輻射能量增大而峰值波長(zhǎng)減小隨溫度增加，輻射能量增大而峰值波長(zhǎng)減小 波長(zhǎng)與溫度成反比波長(zhǎng)與溫度成反比 紅外能量（溫度紅外能量（溫度/熱像）熱像） 波長(zhǎng)（微米）波長(zhǎng)（微米） 102 101 1 10-1 10-2 10-3 10-4 0 隨發(fā)射率變化隨發(fā)射率變化 (非灰體非灰體) = 0.9 (灰體灰體) 相對(duì)能量相對(duì)能量 波長(zhǎng)波長(zhǎng) (微米微米) = 1.0 (黑體黑體) 發(fā)射率發(fā)射率為物體的輻射度與和與該物體具有為物體的輻射度與和與該物體具有 相同溫度的黑體的輻射度之比相同溫度的黑體的輻射度之比 M M “理想黑體理想黑體”“實(shí)際物體實(shí)際物體” 既是完全吸收體既是完全吸收

3、體 也是完全發(fā)射體也是完全發(fā)射體 部分能量被反射部分能量被反射 部分能量透過(guò)部分能量透過(guò) 發(fā)射率發(fā)射率 =1=1發(fā)射率發(fā)射率 11 I I I I R A T E E E E 探頭到目標(biāo)的距離探頭到目標(biāo)的距離 測(cè)量斑直徑大小測(cè)量斑直徑大小 2.5 0.1 7.5 0.3 14 0.6 21 0.8 33 1.3 mm 英寸 0 0 25 1 50 2 76 3 130 5 mm 英寸 測(cè)斑直徑 測(cè)量距離 = D:S 1 11 )( /25 TC bb e C TM ChcW m m 1 237415 0000310 2824 ( .) Cch kK m2 4 143879 000019 10/

4、(.) M TM T dT W m( )( )() 4 0 2 AT m 環(huán)境環(huán)境 453 SP1 470 EMS ?85 部分波長(zhǎng)可以 避開大氣的吸 收 (高于海平線高于海平線0.3 公里公里) 1.0 0.5 0.0 0.512358 1015 20 波長(zhǎng)波長(zhǎng) (微米微米) 相對(duì)透過(guò)率相對(duì)透過(guò)率 目標(biāo)目標(biāo) 探頭探頭 R T E 反射率反射率, , 透射率透射率, , 發(fā)射率發(fā)射率 環(huán)境溫度環(huán)境溫度 I I = 入射能量入射能量 R = 反射能量反射能量 T = 透射能量透射能量 E = 發(fā)射能量發(fā)射能量 背景溫度 目標(biāo) 要確保目標(biāo)大于儀器所測(cè)圓點(diǎn)的大小。目標(biāo)越小，則應(yīng)離得越近。 如果精度非

5、常重要，則要確保目標(biāo)至少是測(cè)量圓點(diǎn)大小的兩倍 最好最好 一般一般 差差 探頭探頭 目標(biāo)大于測(cè)量視場(chǎng)目標(biāo)大于測(cè)量視場(chǎng) 目標(biāo)等于測(cè)量視場(chǎng)目標(biāo)等于測(cè)量視場(chǎng) 目標(biāo)小于測(cè)量視場(chǎng)目標(biāo)小于測(cè)量視場(chǎng) 精度精度 重復(fù)性重復(fù)性 10 8 6 4 2 0 50010001500200025003000 8-14 微米微米 1.0微米微米 使用盡可能短 的測(cè)量波長(zhǎng) % 誤差誤差 目標(biāo)溫度目標(biāo)溫度(度度) 發(fā)射率誤差假定為 10% 5.0微米微米 3.9微米微米 2.2微米微米 測(cè)量聚乙烯時(shí)，選 用位于透過(guò)率近似 為零處的波長(zhǎng)，波 長(zhǎng)為：3.43 。因?yàn)?測(cè)得是他們的表面 溫度 波長(zhǎng)（微米）波長(zhǎng)（微米） 透過(guò)率透過(guò)率

6、% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 聚乙烯聚乙烯 .03mm(1mil) 0.13mm(5密耳密耳) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 透過(guò)率透過(guò)率 % 波長(zhǎng)（微米）波長(zhǎng)（微米） 火焰火焰 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 透過(guò)火焰測(cè)量物體 時(shí)，需要選擇透過(guò) 率高的波長(zhǎng)，能夠 透過(guò)火焰的紅外波 長(zhǎng)為3.9 。因?yàn)槲?體發(fā)出3.9 的紅外 波長(zhǎng)不受火焰的干 擾 0.2 mm (10 Mil) 1.5 mm (60 Mil) 6 mm (240

7、 Mil) 1.0 .8 .6 .4 .2 234568 透過(guò)率透過(guò)率 波長(zhǎng)波長(zhǎng) (微米微米) 窗口和光學(xué)系統(tǒng)窗口和光學(xué)系統(tǒng) 目標(biāo)目標(biāo) 環(huán)境環(huán)境探測(cè)器探測(cè)器 顯示及輸出顯示及輸出 453 SP1 470 EMS ?85 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。 T B A e e E E log()log() 1 2 1 2 ee 12 / e 1 e2 E2 E1 波長(zhǎng)波長(zhǎng) ( ) 1.02.0 比值比值 (E 2/E 1) T 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 相對(duì)輻射能量相對(duì)輻射能量(E) 1 2 讀數(shù)誤差(%) 與能量衰減 讀數(shù)誤差(%) 目標(biāo)溫度(度) 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 50010001500*200025003000 + 0.75% - 0.75% 單色: 50% 能量衰減 單色: 80% 能量衰