傳感與測試技術(shù)-紅外測試系統(tǒng)

1、編輯ppt第八節(jié)第八節(jié) 紅外測試系統(tǒng)紅外測試系統(tǒng)紅外輻射紅外輻射 任何物體，當(dāng)溫度高于絕對零度時(shí)都會向外任何物體，當(dāng)溫度高于絕對零度時(shí)都會向外輻射電磁波，溫度越高，輻射的能量越大輻射電磁波，溫度越高，輻射的能量越大 m的范圍內(nèi)的范圍內(nèi) 紅外輻射在介質(zhì)中傳播時(shí)，會產(chǎn)生衰減。紅外輻射在介質(zhì)中傳播時(shí)，會產(chǎn)生衰減。 低溫或常溫狀態(tài)的物體都會產(chǎn)生紅外輻射。低溫或常溫狀態(tài)的物體都會產(chǎn)生紅外輻射。編輯ppt紅外輻射紅外輻射斯蒂芬玻爾茲曼定律斯蒂芬玻爾茲曼定律 描述物體的溫度與輻射功率的關(guān)系描述物體的溫度與輻射功率的關(guān)系熱力學(xué)溫度數(shù)斯蒂芬玻爾茲曼常射度、黑體輻射度）比輻射率（非黑體的輻單位面積的輻射功率TM4

2、TM 編輯ppt紅外探測器紅外探測器熱探測器熱探測器光子探測器光子探測器編輯ppt紅外探測器紅外探測器熱探測器：利用紅外輻射引起探測元件熱探測器：利用紅外輻射引起探測元件溫度的變化，進(jìn)而測定所吸收的紅外輻溫度的變化，進(jìn)而測定所吸收的紅外輻射量。射量。 熱電偶型：將測溫結(jié)點(diǎn)涂上黑層置于輻射中，熱電偶型：將測溫結(jié)點(diǎn)涂上黑層置于輻射中，根據(jù)產(chǎn)生的熱電動勢來測量入射輻射功率的根據(jù)產(chǎn)生的熱電動勢來測量入射輻射功率的大小。大小。編輯ppt 氣動型：利用氣體吸收紅外輻射后，溫度升高、氣動型：利用氣體吸收紅外輻射后，溫度升高、體積增大的特性來反映紅外輻射的強(qiáng)弱體積增大的特性來反映紅外輻射的強(qiáng)弱11編輯ppt熱

3、探測器熱探測器熱釋電型基于熱釋電效應(yīng)熱釋電型基于熱釋電效應(yīng)熱釋電效應(yīng)：某些物體（鈮酸鍶鋇、硫酸熱釋電效應(yīng)：某些物體（鈮酸鍶鋇、硫酸三甘鈦等）在適當(dāng)電場作用下發(fā)生極化，三甘鈦等）在適當(dāng)電場作用下發(fā)生極化，表面產(chǎn)生電荷，但在紅外輻射下，溫度升表面產(chǎn)生電荷，但在紅外輻射下，溫度升高極化強(qiáng)度下降，表面電荷減小，相當(dāng)于高極化強(qiáng)度下降，表面電荷減小，相當(dāng)于釋放一部分電荷的現(xiàn)象釋放一部分電荷的現(xiàn)象編輯ppt光子探測器光子探測器基于半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)基于半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)僅對足夠能量的光子有響應(yīng)僅對足夠能量的光子有響應(yīng)通常在低溫條件下工作，需要制冷設(shè)備通常在低溫條件下工作，需要制冷設(shè)備編輯ppt紅外測試系

4、統(tǒng)紅外測試系統(tǒng)輻射溫度計(jì)輻射溫度計(jì)編輯ppt人體紅外測溫儀人體紅外測溫儀 人體紅外測溫儀的測溫人體紅外測溫儀的測溫原理是將物體發(fā)射的紅原理是將物體發(fā)射的紅外線具有的輻射能轉(zhuǎn)變外線具有的輻射能轉(zhuǎn)變成電信號，紅外線輻射成電信號，紅外線輻射能的大小與物體本身的能的大小與物體本身的溫度相對應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)變溫度相對應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)變成電信號大小，可以確成電信號大小，可以確定物體、的溫度。紅外定物體、的溫度。紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出及信號處理、顯示輸出等部分組成。等部分組成。編輯ppt紅外熱像儀紅外熱像儀作用：將人的肉眼看不到的紅外熱圖

5、轉(zhuǎn)作用：將人的肉眼看不到的紅外熱圖轉(zhuǎn)換成可見光進(jìn)行處理和顯示，此技術(shù)稱換成可見光進(jìn)行處理和顯示，此技術(shù)稱為紅外熱成像技術(shù)為紅外熱成像技術(shù)分類：分類： 主動式采用紅外輻射源照射被測物，然后主動式采用紅外輻射源照射被測物，然后接收被測物反射的紅外輻射圖像接收被測物反射的紅外輻射圖像 被動式利用被測物體自身的紅外輻射來攝被動式利用被測物體自身的紅外輻射來攝取物體的熱輻射圖像（紅外熱像儀）取物體的熱輻射圖像（紅外熱像儀）編輯ppt編輯ppt第九節(jié)第九節(jié) 激光測試傳感器激光測試傳感器激光的特性激光的特性 方向性強(qiáng)：激光光束的發(fā)散角很小，在幾公方向性強(qiáng)：激光光束的發(fā)散角很小，在幾公里之外的的光斑直徑可以小

6、于幾厘米。里之外的的光斑直徑可以小于幾厘米。 單色性好：激光的頻率寬度很窄，是最好的單色性好：激光的頻率寬度很窄，是最好的單色光。單色光。 相干性好：激光的時(shí)間相干性和空間相干性相干性好：激光的時(shí)間相干性和空間相干性都很好。所謂相干性好就是指兩束光在相遇都很好。所謂相干性好就是指兩束光在相遇區(qū)域內(nèi)相互疊加后，能形成較清晰的干涉圖區(qū)域內(nèi)相互疊加后，能形成較清晰的干涉圖樣。樣。編輯ppt激光干涉式測量儀器激光干涉式測量儀器激光測長儀激光測長儀編輯ppt激光陀螺儀激光陀螺儀 激光陀螺儀由一個(gè)環(huán)型激激光陀螺儀由一個(gè)環(huán)型激光器構(gòu)成。當(dāng)陀螺以角頻光器構(gòu)成。當(dāng)陀螺以角頻率率旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩束光將會旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩束光將

7、會產(chǎn)生多普勒頻差，在接收產(chǎn)生多普勒頻差，在接收器中出現(xiàn)差拍信號。多普器中出現(xiàn)差拍信號。多普勒頻差大小為：勒頻差大小為： S 環(huán)形面積；環(huán)形面積； L 環(huán)路總長度：環(huán)路總長度： 激光波長。激光波長。 接收器激光器激光陀螺示意圖1R2R3RDLSf4編輯ppt激光制導(dǎo)航彈及引導(dǎo)頭原理激光制導(dǎo)航彈及引導(dǎo)頭原理 利用激光獲得制導(dǎo)信息或傳輸制導(dǎo)指令使導(dǎo)彈按一定導(dǎo)利用激光獲得制導(dǎo)信息或傳輸制導(dǎo)指令使導(dǎo)彈按一定導(dǎo)引規(guī)律飛向目標(biāo)的制導(dǎo)方法。引規(guī)律飛向目標(biāo)的制導(dǎo)方法。 激光束炸彈目標(biāo)散射光目標(biāo)激光制導(dǎo)航彈及引導(dǎo)頭示意圖24四棱錐只光電管4濾波片透鏡組2413編輯ppt激光全息測量儀器激光全息測量儀器全息成像原理

8、全息成像原理 普通成像原理：普通照相只記錄物光的振幅普通成像原理：普通照相只記錄物光的振幅信息，因此，所成的是物體的平面圖象。信息，因此，所成的是物體的平面圖象。被攝物被攝物照相機(jī)照相機(jī)照片照片編輯ppt全息成像全息成像物體任一點(diǎn)發(fā)出的光，其波動方程為物體任一點(diǎn)發(fā)出的光，其波動方程為只有既記錄物光的振幅信息（亮暗分只有既記錄物光的振幅信息（亮暗分布），又記錄物光的位相信息（前后差布），又記錄物光的位相信息（前后差異）的照相，才有可能得到物體的立體異）的照相，才有可能得到物體的立體圖象。圖象。振幅振幅位相位相+ += =物光信息物光信息EE COSt 02()編輯ppt全息成像全息成像 物體發(fā)出

9、的光物體發(fā)出的光 o 與參考光束與參考光束 R，在記錄干板處干涉，干，在記錄干板處干涉，干板僅能記錄所形成的條紋，而不是物體的像。因此，全板僅能記錄所形成的條紋，而不是物體的像。因此，全息圖如上圖所示，僅為一組干涉條紋。息圖如上圖所示，僅為一組干涉條紋。物物參考光束參考光束R R物光束物光束O O記記錄錄干干板板全全息息圖圖編輯ppt全息照相的特點(diǎn)全息照相的特點(diǎn) 全息照片所再現(xiàn)的物體是逼全息照片所再現(xiàn)的物體是逼真的三維立體圖象。真的三維立體圖象。 全息照片具有可分割特性。全息照片具有可分割特性。 全息照片再現(xiàn)出的物像亮度全息照片再現(xiàn)出的物像亮度可調(diào)?？烧{(diào)。 同一張全息感光板可進(jìn)行多同一張全息感

10、光板可進(jìn)行多次重復(fù)曝光記錄。次重復(fù)曝光記錄。 全息照片的再現(xiàn)物像可放大全息照片的再現(xiàn)物像可放大或縮小?；蚩s小。編輯ppt第十節(jié)第十節(jié) 傳感器選用原則傳感器選用原則 靈敏度靈敏度一般說來，傳感器靈敏度越高越好，但在確定一般說來，傳感器靈敏度越高越好，但在確定靈敏度時(shí)，要考慮以下幾個(gè)問題。靈敏度時(shí)，要考慮以下幾個(gè)問題。 靈敏度過高引起的干擾問題；靈敏度過高引起的干擾問題； 量程范圍；量程范圍； 交叉靈敏度問題。交叉靈敏度問題。編輯ppt響應(yīng)特性響應(yīng)特性 在所測頻率范圍內(nèi)，保持不失真的測量條件；在所測頻率范圍內(nèi)，保持不失真的測量條件； 延遲的時(shí)間越短越好；延遲的時(shí)間越短越好； 動態(tài)測量時(shí)要充分考慮被

11、測物理量的變化特動態(tài)測量時(shí)要充分考慮被測物理量的變化特點(diǎn)（穩(wěn)態(tài)、瞬變、隨機(jī)等）點(diǎn)（穩(wěn)態(tài)、瞬變、隨機(jī)等）編輯ppt線性范圍線性范圍 任何傳感器都有一定線性工作范圍。在任何傳感器都有一定線性工作范圍。在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系，線線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系，線性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程性范圍愈寬，則表明傳感器的工作量程愈大。傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)，是保愈大。傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)，是保證測量精度的基本條件。證測量精度的基本條件。 編輯ppt可靠性可靠性 可靠性是儀器、裝置等產(chǎn)品在規(guī)定的條可靠性是儀器、裝置等產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的件下、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力能力為保證可靠性應(yīng)事前選用合適的傳感器為保證可靠性應(yīng)事前選用合適的傳感器并且使用中保證使用條件并且使用中保證使用條件編輯ppt 精確度：傳感器的精確度是表示傳感器的輸出精確度：傳感器的精確度是表示傳感器的輸出與被測量真值的一致程度。與被測量真值的一致程度。 要兼顧精確度與經(jīng)要兼顧精確