全版紅外測(cè)溫工作原理范文

紅外測(cè)溫開展過程1800年1828年19世紀(jì)末1901年1931年■60年代后近二十年赫胥爾發(fā)現(xiàn)紅外線

M’Sweeny第一個(gè)輻射溫度計(jì)消隱光學(xué)高溫計(jì)全輻射測(cè)溫儀專利(Fery)商用全輻射測(cè)溫儀問世(Leeds&Northrup

company)迅猛開展雙色、光纖、掃描等優(yōu)選2紅外測(cè)溫技術(shù)的根底絕對(duì)零度(-273℃)以上的物體都輻射紅外能量?jī)?yōu)選4波個(gè)長(zhǎng)重■要發(fā)射概率念距離系數(shù)優(yōu)選5溫度與輻射能量的關(guān)系1500°C1000°C542°C260°C20°C黑體輻射光譜曲線的特性

不同溫度的輻射曲線永不會(huì)相交隨溫度增加，輻射能量增大而峰值波長(zhǎng)減小波長(zhǎng)與溫度成反比1021011紅外能量〔溫度/1熱0-1像〕10-210-310-40

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

11

12

13

14波長(zhǎng)〔微米〕優(yōu)選6物體發(fā)射率相對(duì)能量波長(zhǎng)(微米)=1.0(黑體)=0.9(灰體)隨發(fā)射率變化(非灰體)發(fā)射率為物體的輻射度與和與該物體具有一樣溫度的黑體的輻射度之比優(yōu)選7物體紅外能量的傳播發(fā)射率決定了實(shí)際物體的紅外輻射特性“理想黑體〞既是完全吸收體也是完全發(fā)射體“實(shí)際物體〞局部能量被反射局部能量透過發(fā)射率=1發(fā)射率<1IIIIRATEE優(yōu)選8EE影響發(fā)射率的主要因素材料種類

外表狀況(拋光,粗糙,氧化,噴砂)

外表幾何形狀(平面,凹面,凸面)

外表理化構(gòu)造狀態(tài)〔如沉積物，氧化膜，油膜等〕

透過率(例如塑料薄膜)測(cè)量溫度測(cè)量角度優(yōu)選9距離系數(shù)探頭到目標(biāo)的距離測(cè)量斑直徑大小30

25

50

76

130

mm

0

1

2

5

英寸

2.5

7.5

14

21

33

mm0.1

0.3

0.6

0.8

1.3

英寸測(cè)斑直徑測(cè)量距離=

D:S優(yōu)選10黑體輻射定率普朗克定律：式中：第一輻射常數(shù)：第二輻射常數(shù)：優(yōu)選11黑體輻射定律斯藩-玻耳茲曼定率：

維恩位移定率：A=2897.3從此可看出波長(zhǎng)與溫度成反比優(yōu)選12大氣傳輸環(huán)境453SP1

470

EMS

?85優(yōu)選13大氣傳輸局部波長(zhǎng)可以避開大氣的吸收(高于海平線0.3公里)1.00.00.5128

1015

203

5波長(zhǎng)(微米)優(yōu)選140.5相對(duì)透過率實(shí)際物體的測(cè)溫示意圖目標(biāo)探頭RTE反射率, 透射率, 發(fā)射率環(huán)境溫度II=入射能量

R=反射能量T=透射能量E=發(fā)射能量?jī)?yōu)選15背景能量的影響當(dāng)背景溫度高于目標(biāo)溫度時(shí)應(yīng)進(jìn)展背景溫度補(bǔ)償(T-Ambient)背景溫度目標(biāo)優(yōu)選16目標(biāo)與視場(chǎng)要確保目標(biāo)大于儀器所測(cè)圓點(diǎn)的大小.目標(biāo)越小，那么應(yīng)離得越近.如果精度非常重要，那么要確保目標(biāo)至少是測(cè)量圓點(diǎn)大小的兩倍最好 一般

差探頭目標(biāo)大于測(cè)量視場(chǎng)目標(biāo)等于測(cè)量視場(chǎng)目標(biāo)小于測(cè)量視場(chǎng)優(yōu)選17需要精度還是重復(fù)性?精度優(yōu)選18與“真實(shí)值〞比較

當(dāng)測(cè)量位置不同或使用不同儀器測(cè)同一物體時(shí)，精度非常重要重復(fù)性

指一樣條件下輸出比較(距離、發(fā)射率、精度〕建立當(dāng)?shù)亍盎鶞?zhǔn)〞，測(cè)量與基準(zhǔn)的偏差工藝監(jiān)控中實(shí)際起作用，“工藝精度〞響應(yīng)速度分析

對(duì)于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)和快速加熱的目標(biāo)響應(yīng)速度快是必需的

當(dāng)溫度變化緩慢時(shí)，響應(yīng)速度快通常是不必要的優(yōu)選19發(fā)射率設(shè)定誤差

造成的測(cè)量溫度誤差10864205002000250030008-14微米1.0微米使用盡可能短的測(cè)量波長(zhǎng)%誤差1000

1500目標(biāo)溫度(度)發(fā)射率誤差假定為10%5優(yōu)選20微米3.9微米22微米特殊類型波長(zhǎng)的選用測(cè)量聚乙烯時(shí)，選用位于透過率近似為零處的波長(zhǎng)，波長(zhǎng)為：3.43

.因?yàn)闇y(cè)得是他們的外表溫度10090807060504030透過率20%100789102113

4

5

612

波長(zhǎng)13

〔微14

米〕聚乙烯.03mm(1mil)0.13mm(5密耳)10090807060504030100透過率20%火焰789102113

4

5

612

波長(zhǎng)13

〔微14

米〕透過火焰測(cè)量物體時(shí)，需要選擇透過率高的波長(zhǎng)，能夠透過火焰的紅外波優(yōu)選21長(zhǎng)為3.9發(fā)出3.9.因?yàn)槲矬w的紅外波長(zhǎng)不受火焰的干擾指導(dǎo)方針測(cè)玻璃后面物體溫度用1-3微米測(cè)玻璃外表溫度250℃以上用

5微米測(cè)低溫時(shí)用8-14微米玻璃的紅外測(cè)量0.2

mm

(10

Mil)1.5

mm

(60

Mil)1.0優(yōu)選22.8.6.4.26

mm

(240

Mil)2368透過率4

5波長(zhǎng)(微米)如何選擇響應(yīng)波長(zhǎng)?近可能選擇短的波長(zhǎng)選擇將反射，透射能量降到最低的波長(zhǎng)

特殊物體〔塑料薄膜，玻璃，火焰等〕采用特殊波長(zhǎng)(被測(cè)物體不透明的波長(zhǎng)〕根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的問題〔如觀察窗口〕當(dāng)視場(chǎng)被局部遮擋時(shí)，應(yīng)選擇雙色儀器優(yōu)選23測(cè)溫范圍/響應(yīng)波長(zhǎng)距離系數(shù)〔測(cè)量距離與目標(biāo)大小〕發(fā)射率設(shè)定測(cè)量精度/重復(fù)性響應(yīng)時(shí)間

瞄準(zhǔn)方式〔激光、透鏡、視頻、目視、瞄準(zhǔn)燈/鏡〕現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求/輸出方式測(cè)溫儀的選型參數(shù)優(yōu)選24紅外測(cè)溫儀工作原理目標(biāo)環(huán)境探測(cè)器顯示及輸出453SP1

470EMS

?85優(yōu)選25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、顯示輸出等局部組成.光學(xué)系統(tǒng)會(huì)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.窗口和光學(xué)系統(tǒng)雙色測(cè)溫儀理論公式：T：目標(biāo)溫度A，B：常數(shù)■■■：第一波段內(nèi)發(fā)射率：第一波段內(nèi)發(fā)射率：第一波段內(nèi)目標(biāo)能量：第一波段內(nèi)目標(biāo)能量■：坡度

〔雙色測(cè)溫儀要調(diào)的是坡度而不是發(fā)射率〕優(yōu)選26如何利用雙色測(cè)溫?

當(dāng)測(cè)量視場(chǎng)被遮擋時(shí)，或物體快速運(yùn)動(dòng),目標(biāo)比較小,單色測(cè)溫儀將產(chǎn)生測(cè)量誤差

雙色測(cè)溫的原理:通過計(jì)算探測(cè)到的兩個(gè)波長(zhǎng)上的能量的比值，可以消除這種誤差比值隨目標(biāo)溫度變化而變化1.0

2.0波長(zhǎng)(m)比值

(El2/El1)~

T優(yōu)選2710.90.80.70.60.50.40.30.20.10相對(duì)輻射能量(E)l1l

2雙色與單色測(cè)量比較目標(biāo)溫度(度)讀數(shù)誤差(%)與能量衰減100100500優(yōu)選2810001500*200025003000+

0.75%雙色:0%-95%能量衰減從右圖可見,雙色測(cè)量的誤差很小,幾乎-10-

0.75%單色:50%能量衰減-10不變化.而且雙色只-20單色:80%能量衰減-20需要吸收物體5%的-30單色:90%能量衰減-30能量就可以測(cè)量到.讀數(shù)誤差(%)-40單色:95%能量衰減-40不象單色紅外測(cè)溫儀需要吸收到物體95%-50-50的能量才能測(cè)量準(zhǔn)確.雙色測(cè)溫儀何種情況下采用雙色測(cè)量測(cè)量視場(chǎng)局部被遮擋煙霧，水汽，灰塵不潔窗口目標(biāo)比較小,小于測(cè)量紅外測(cè)溫儀的視場(chǎng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo),尤其是快速運(yùn)動(dòng)的物體目標(biāo)發(fā)射率低或變化優(yōu)選29雙色測(cè)溫儀解決的問題優(yōu)選30不潔鏡頭不潔窗口局部視場(chǎng)被遮擋煙塵小于視場(chǎng)的目標(biāo)輸出選擇熱偶輸出電流輸出0

-

20

mA4

-

20

mA電壓輸出0-5伏標(biāo)準(zhǔn)1

mV