红外测温技术与实施要点

本文介绍了红外点测温技术的原理,并结合本人使用多种品牌产品的经验,阐述了红外点温仪的正确使用方法。

红外测温技术与实施要点

2010.2

本文介绍了红外点测温技术的原理,并结合本人使用多种品牌产品的经验,阐述了红外点温仪的正确使用方法。

一、红外基础知识介绍二、红外测温原理简介三、红外测温应用要素介绍四、红外测温应用技巧五、电气设备的诊断方法和判断依据六、附录：材料发射率表

本文介绍了红外点测温技术的原理,并结合本人使用多种品牌产品的经验,阐述了红外点温仪的正确使用方法。

红外基础知识介绍(一)红外线的发现：1800年，英国物理学家F.W.赫胥尔从热的观点来研究各种色光时，发现了红外线。他在研究各种色光的热量时，用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。为了与环境温度进行比较，在彩色光带附近放几支作为比较用的温度计来测定周围环境温度。试验中，他偶然发现一个奇怪的现象：放在红光带外的一支温度计，比室内其他温度的批示数值高。经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线”,这种看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。

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红外基础知识介绍(二)红外线的产生：红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。

红外线的特性：红外线的波长：0.76~100μm按波长的范围分类：近红外、中红外、远红外、极远红外电磁波连续频谱中的位置：无线电波与可见光之间的区域。

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红外测温原理简介(一)红外线的探测：一切温度高于绝对零度(-273℃)的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射特性一辐射能量的大小及其按波长的分布一与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体,它吸收所有波长的辐射能量,没有能量的反射和透过,其表面的发射率为1。自然界中并不存在真正的黑体,但是为了弄清和获得红外辐射分布规律,在理论研究中必须选择合适的模型,这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。

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红外测温原理简介(二)红外测温系统构成和工作：由光学系统、光电探测器、信号调理单元、信号处理、显示输出等部分组成。红外测温仪：光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被

测目标的温度值。

红外热像仪：光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构(目前先进的焦平面热像仪无此机构)对被测物体的红外热像进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。这种热像图与物体表面的热分布场相对应；实质上被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图的信号非常弱，与可见光图像相比，缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热分布场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实标校正，伪色彩描绘等技术

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红外测温原理简介(三)红外测温理论基础：斯特藩-玻耳兹曼定律‥‥‥‥‥‥‥热平衡等式的可扩展性

∞ M dγ=σT 4 M=∫ 0γ

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红外测温原理简介(四)红外测温原理(1):按接收全波段的辐射能量考虑，且考虑红外线的损失之后，探测器接收的能量为：

εσ AA 1 (τ aτ 0δ ) 2 (T 24 T14 )= m (T 24 T14 ) W=π f

(1)

其中：m为各项参数的总和； T2为被测物温度，T1为调制片温度，等于环境温度。探测器输出的电压VS为： VS=KW

(2)

这里K为响应率，一般的测温探测器的响应率与环境温度有关。加上辐射率的校正，(2)式可改写为： VS=εKW (3)

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