全版紅外測溫工作原理范文

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

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

company)迅猛開展雙色、光纖、掃描等優(yōu)選2紅外測溫技術(shù)的根底絕對零度(-273℃)以上的物體都輻射紅外能量優(yōu)選4波個長重■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相交隨溫度增加，輻射能量增大而峰值波長減小波長與溫度成反比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〔微米〕優(yōu)選6物體發(fā)射率相對能量波長(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)測量溫度測量角度優(yōu)選9距離系數(shù)探頭到目標的距離測量斑直徑大小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

英寸測斑直徑測量距離=

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(微米)優(yōu)選140.5相對透過率實際物體的測溫示意圖目標探頭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)射能量優(yōu)選15背景能量的影響當背景溫度高于目標溫度時應(yīng)進展背景溫度補償(T-Ambient)背景溫度目標優(yōu)選16目標與視場要確保目標大于儀器所測圓點的大小.目標越小，那么應(yīng)離得越近.如果精度非常重要，那么要確保目標至少是測量圓點大小的兩倍最好 一般

差探頭目標大于測量視場目標等于測量視場目標小于測量視場優(yōu)選17需要精度還是重復(fù)性?精度優(yōu)選18與“真實值〞比較

當測量位置不同或使用不同儀器測同一物體時，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?shù)亍盎鶞狮?，測量與基準的偏差工藝監(jiān)控中實際起作用，“工藝精度〞響應(yīng)速度分析

對于運動的目標和快速加熱的目標響應(yīng)速度快是必需的

當溫度變化緩慢時，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

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

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

.因為測得是他們的外表溫度10090807060504030透過率20%100789102113

4

5

612

波長13

〔微14

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

4

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波長13

〔微14

米〕透過火焰測量物體時，需要選擇透過率高的波長，能夠透過火焰的紅外波優(yōu)選21長為3.9發(fā)出3.9.因為物體的紅外波長不受火焰的干擾指導(dǎo)方針測玻璃后面物體溫度用1-3微米測玻璃外表溫度250℃以上用

5微米測低溫時用8-14微米玻璃的紅外測量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(微米)如何選擇響應(yīng)波長?近可能選擇短的波長選擇將反射，透射能量降到最低的波長

特殊物體〔塑料薄膜，玻璃，火焰等〕采用特殊波長(被測物體不透明的波長〕根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的問題〔如觀察窗口〕當視場被局部遮擋時，應(yīng)選擇雙色儀器優(yōu)選23測溫范圍/響應(yīng)波長距離系數(shù)〔測量距離與目標大小〕發(fā)射率設(shè)定測量精度/重復(fù)性響應(yīng)時間

瞄準方式〔激光、透鏡、視頻、目視、瞄準燈/鏡〕現(xiàn)場環(huán)境要求/輸出方式測溫儀的選型參數(shù)優(yōu)選24紅外測溫儀工作原理目標環(huán)境探測器顯示及輸出453SP1

470EMS

?85優(yōu)選25紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等局部組成.光學(xué)系統(tǒng)會聚其視場內(nèi)的目標紅外輻射能量，紅外能量聚集在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，該信號再經(jīng)換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標的溫度值.窗口和光學(xué)系統(tǒng)雙色測溫儀理論公式：T：目標溫度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)目標能量：第一波段內(nèi)目標能量■：坡度

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

當測量視場被遮擋時，或物體快速運動,目標比較小,單色測溫儀將產(chǎn)生測量誤差

雙色測溫的原理:通過計算探測到的兩個波長上的能量的比值，可以消除這種誤差比值隨目標溫度變化而變化1.0

2.0波長(m)比值

(El2/El1)~

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

2雙色與單色測量比較目標溫度(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能量就可以測量到.讀數(shù)誤差(%)-40單色:95%能量衰減-40不象單色紅外測溫儀需要吸收到物體95%-50-50的能量才能測量準確.雙色測溫儀何種情況下采用雙色測量測量視場局部被遮擋煙霧，水汽，灰塵不潔窗口目標比較小,小于測量紅外測溫儀的視場運動目標,尤其是快速運動的物體目標發(fā)射率低或變化優(yōu)選29雙色測溫儀解決的問題優(yōu)選30不潔鏡頭不潔窗口局部視場被遮擋煙塵小于視場的目標輸出選擇熱偶輸出電流輸出0

-

20

mA4

-

20

mA電壓輸出0-5伏標準1

mV