紅外測(cè)溫系統(tǒng)(新)課件

紅外測(cè)溫系統(tǒng)1.紅外測(cè)溫原理；2.紅外測(cè)溫系統(tǒng)傳感器opt-538u介紹；3.紅外測(cè)溫系統(tǒng)的放大電路分析4.紅外測(cè)溫系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路5.紅外測(cè)溫系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)溫度測(cè)量分為接觸式和非接觸式兩大類。

1.接觸式測(cè)溫測(cè)溫元件直接與被測(cè)對(duì)象相接觸，兩者之間進(jìn)行充分的熱交換達(dá)到熱平衡，這時(shí)感溫元件的某一物理參數(shù)的量值就代表了被測(cè)對(duì)象的溫度值。優(yōu)點(diǎn)：直觀可靠。缺點(diǎn):感溫元件影響被測(cè)溫度場(chǎng)的分布；接觸不良等帶來(lái)測(cè)量誤差；高溫和腐蝕性介質(zhì)影響感溫元件的性能和壽命。1紅外測(cè)溫原理紅外測(cè)溫原理簡(jiǎn)介

1800年,赫胥爾首先發(fā)現(xiàn)了紅外輻射,經(jīng)過(guò)幾代科學(xué)家100多年的探索、實(shí)驗(yàn)與研究,總結(jié)出了正確的輻射定律,為成功地研制紅外輻射測(cè)溫儀奠定了理論基礎(chǔ)。20世紀(jì)60年代以后,由于各種高靈敏度紅外探測(cè)器、干涉濾光片以及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展,大大促進(jìn)了紅外技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)程。近幾十年來(lái),比色測(cè)溫儀、光纖測(cè)溫儀、掃描測(cè)溫儀等滿足各種需要的紅外測(cè)溫儀相繼出現(xiàn)和不斷改進(jìn),使紅外技術(shù)的研究與應(yīng)用有了新的飛躍。雖然紅外測(cè)溫技術(shù)問(wèn)世的時(shí)間并不很長(zhǎng),但是它安全、可靠、非接觸、快速、準(zhǔn)確、方便、壽命長(zhǎng)等不可替代的優(yōu)勢(shì),已被越來(lái)越多的企業(yè)與廠家所認(rèn)識(shí)和接受,在冶金、石化、電力、交通、水泥、橡膠等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,成為企業(yè)故障檢測(cè)、產(chǎn)品質(zhì)量控制和提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。一、熱輻射基本定律

(一)基爾霍夫定律

(二)斯忒潘—玻耳茲曼定律（三）普朗克定律（四）維恩位移定律出射輻射能與吸收輻射能的一致性

輻通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)某一截面的輻射能，又稱輻射功率，SI單位為瓦。

(一)基爾霍夫定律光譜吸收率：----表示物體對(duì)輻射到其上的輻通量可吸收的比例。式中，為被物體吸收的輻通量；為照射到物體單位面積上的輻通量。基爾霍夫證明了：輻射出射度：從輻射源表面單位面積發(fā)射出的輻通量，某一特定波長(zhǎng)的輻射出射度稱為單色輻射出射度。

基爾霍夫定律：在同樣的溫度下，各種不同物體對(duì)相同波長(zhǎng)的單色輻射出射度與單色吸收比之比值都相等，并等于該溫度下黑體對(duì)同一波長(zhǎng)的單色輻射出射度。結(jié)論：則：物體的光譜發(fā)射率等于其光譜吸收率。吸收輻射能力強(qiáng)的物體，受熱后向外輻射的能力也強(qiáng)；（三）普朗克定律（單色輻射強(qiáng)度定律）式中，c―光速；h―普朗克常數(shù)，6.626176×10-34J·s； k―波爾茲曼常數(shù)，1.38066244×10-23J/K； C1―第一輻射常數(shù)，3.7418×10-16W·m2；C2―第二輻射常數(shù)，1.4388×10-12m·K；T―絕對(duì)溫度。溫度為T(mén)的單位面積元的絕對(duì)黑體，在半球面方向所輻射的波長(zhǎng)為λ的輻射出射度為描述輻射能量在各波長(zhǎng)上的分布關(guān)系也可以用輻射亮度來(lái)表示：（四）維恩位移定律

最大輻射波長(zhǎng)與溫度的關(guān)系熱輻射光譜中包含著各種波長(zhǎng)，從實(shí)驗(yàn)可知，物體峰值輻射波長(zhǎng)與物體自身的絕對(duì)溫度T成以下關(guān)系溫度升高：?jiǎn)紊椛鋸?qiáng)度隨溫度升高而增加；總輻射能量增加；峰值波長(zhǎng)減小。每一條曲線下的面積表示該溫度下物體輻射能量的總和，與溫度的四次方成正比。紅外測(cè)溫儀的性能特點(diǎn)及分類紅外測(cè)溫儀的種類很多,可分為便攜式、在線式、掃描式,并有光纖、雙色等測(cè)溫儀。便攜式(手持式):體積小、重量輕、電池供電,適合隨身攜帶,可隨時(shí)進(jìn)行溫度的檢測(cè)和記錄,有光學(xué)瞄準(zhǔn)或激光瞄準(zhǔn)裝置,操作非常簡(jiǎn)單,只需輕輕一扣扳機(jī),就能進(jìn)行測(cè)量。美國(guó)Raytek公司最新推出的MX系列,可將被面積用環(huán)形激光顯示出來(lái),更為直觀、方便。在線式(固定式):固定安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),可以24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè),和計(jì)算機(jī)相連,閉環(huán)控制,打印輸出。加裝保護(hù)及風(fēng)冷、水冷裝置,可以在惡劣環(huán)境及315℃的高溫下工作。掃描式:即行掃描測(cè)溫儀,用于測(cè)量90度視場(chǎng)內(nèi)一條線的溫度分布,每行可測(cè)256個(gè)點(diǎn),利用軟件,在監(jiān)視器上形成目標(biāo)的熱圖像,它能更直觀、更清晰、更快捷地進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè),尤其適用于傳送帶、旋轉(zhuǎn)窯、滾筒等連續(xù)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)。光纖式:由于光纖直徑小、可彎曲,適合在狹小、彎曲的通道及環(huán)境溫度很高的惡劣環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量。雙色(比色)測(cè)溫儀:利用兩個(gè)很窄的相近波段測(cè)量同一物體,取較短波段信號(hào)與較長(zhǎng)波段信號(hào)的比值,這個(gè)比值隨溫度的升高而加大,這種根據(jù)比值測(cè)溫的測(cè)溫儀叫比色測(cè)溫儀或雙色測(cè)溫儀。由于這兩個(gè)波段靠得非常近,當(dāng)被測(cè)物在這個(gè)很窄的波長(zhǎng)內(nèi),發(fā)射率沒(méi)有變化時(shí),則發(fā)射率和氣氛吸收對(duì)兩個(gè)信號(hào)的衰減相同,不會(huì)影響比值。所以,雙色測(cè)溫儀抗干擾能力強(qiáng),對(duì)發(fā)射率、煙霧、灰塵、水氣不敏感,可以測(cè)量部分被遮擋的目標(biāo),測(cè)量感應(yīng)線圈縫隙內(nèi)加熱工件的溫度,更顯其卓越性能。美國(guó)Raytek公司的雙色測(cè)溫儀,性能優(yōu)越,哪怕目標(biāo)只占視場(chǎng)的5%,也能精確測(cè)量。2紅外測(cè)溫系統(tǒng)傳感器opt-538u

介紹otp-538u是一個(gè)熱電堆傳感器，具116種熱電偶元素，傳感器芯片經(jīng)由微細(xì)加工，可快速反應(yīng)環(huán)境里的溫度改變，導(dǎo)致輸出端電壓響應(yīng)，傳感器的特性：溫度與電壓曲線圖：3.紅外測(cè)溫系統(tǒng)的放大電路分析2、電壓放大電路：采用高阻抗差動(dòng)放大器，電路放大差模信號(hào)，抑制共模信號(hào)。選用元件有集成運(yùn)放LM324，，電阻R1=10k,aR1=bR2=100k