熱紅外技術(shù)的溫度測量綜述

1、題目：紅外技術(shù)的溫度測量綜述學(xué)院：材料與冶金學(xué)院專業(yè)：新能源科學(xué)與工程班級：能源121班學(xué)號：1208020198學(xué)生姓名:嚴(yán)子良2016年1月1日紅外技術(shù)的溫度測量綜述摘要：本文主要是介紹紅外技術(shù)用于溫度測量的應(yīng)用，包括紅外技術(shù)的基本原理以及紅外熱像儀的工作原理和性能參數(shù)。紅外熱像儀屬于非接觸式溫度計，在生活中或其它工作中都有廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵字：紅外技術(shù)溫度原理1前言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的接觸式測溫方式以不能滿足現(xiàn)代一些領(lǐng)域的測溫需求，對非接觸、遠(yuǎn)距離測溫技術(shù)的需求越來越大。，普通溫度測量技術(shù)經(jīng)過相當(dāng)長時間的發(fā)展已近于成熟。目前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日益需要的是在特殊條件(如高溫、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)電

2、磁場條件下或較遠(yuǎn)距離)下的溫度測量技術(shù)。紅外測溫技術(shù)具有非接觸、快速、準(zhǔn)確等有點(diǎn)，正好符合了對非接觸式測溫技術(shù)的發(fā)展需求。紅外熱像儀是紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用，它不僅可準(zhǔn)確地測量物體的溫度，還可以獲得與被測物表面熱分布場相對應(yīng)的熱像圖。紅外熱像技術(shù)在軍事、安防、產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測、設(shè)備在線故障診斷和安全保護(hù)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用，其發(fā)展和應(yīng)用前景廣闊。2紅外測溫基本原理任何物體的溫度高于熱力學(xué)溫度零度時就有能量釋放，其中以熱能方式向外發(fā)射的那一部分稱為熱輻射。紅外測溫技術(shù)就是根據(jù)這部分熱輻射來計算物體的溫度。從而測出物體的溫度的高低。根據(jù)普朗克定律，絕對黑體的單色輻射出射度M0JW/(m2m為：M0心c

3、A5(ec2/ml)(1-1)式中，c1=3.74x10-16W*m2為普朗克第一輻射常量；c2=1.438x10-2mK為普朗克第二輻射常量；對黑體的光譜特性進(jìn)行測定，所得光譜輻射出射度隨波長變化的曲線如下圖1，由圖可見，對應(yīng)于每一溫度，曲線都有一極大值，且隨溫度升高，輻射迅速增大，曲線極大值也逐漸移向短波側(cè)。普朗克提出了能量量子化和能量玻爾茲曼分布假設(shè)，得到著名的普朗克輻射公式(1-1)。對應(yīng)于不同的溫度，利用普朗克定律可以繪制出一簇曲線。普朗克輻射定律是關(guān)于黑體輻射光譜分布規(guī)律的定律，是所有定量計算紅外輻射的基礎(chǔ)。3紅外熱像儀紅外熱像儀是能夠?qū)崿F(xiàn)熱像測溫的精密儀器，屬于窄帶光譜輻射測溫系

4、統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。其中紅外焦平面陣列是紅外熱像儀的紅外輻射敏感元件和光電轉(zhuǎn)換元件。熱像儀利用光學(xué)成像物鏡接收被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布，“成像”到紅外焦平面陣列上集成的眾多紅外探測器像元上，熱輻射能量被轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)焦平面陣列輸出，經(jīng)過信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換后成為數(shù)字信號，然后經(jīng)過非均勻性校正及其他一些數(shù)字圖像處理手段，獲得灰度圖像。利用偽彩色變換技術(shù)對灰度圖像進(jìn)行了增強(qiáng),輸出彩色圖像到顯示屏，提高了人眼的分辨力。這種熱像圖與物體表面的溫度分布場相對應(yīng)，再現(xiàn)了目標(biāo)各部分的輻射起伏，包含著目標(biāo)的特型。通俗地講紅外熱像儀就是將物體表面不同區(qū)域發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷南鄬?yīng)的熱圖像。原始

5、灰度圖像中的每一個點(diǎn)的灰度值與被測物體上相應(yīng)點(diǎn)發(fā)出并到達(dá)焦平面陣列上相對應(yīng)像元的輻射能量相對應(yīng)。經(jīng)過相應(yīng)公式計算和修正，就可以從紅外熱像儀的圖像上讀出被測物體表面的每一個點(diǎn)的輻射溫度值。4紅外熱像儀主要性能參數(shù)探測器類型：指使用哪種紅外器件。民用領(lǐng)域使用的非制冷型紅外探測器有熱電偶型、熱釋電型、微熱輻射型等種類。探測器像素：焦平面陣列上像元的集成度，集成度越高，分辨率就越高，成本也越高。目前民用產(chǎn)品中廣泛使用640 x480像素。工作波段：指紅外熱像儀中所選擇的紅外探測器的響應(yīng)波長區(qū)域。一般是35m或813m，這兩個范圍也是大氣透過窗口。視場：使物體能在熱像儀焦平面上成像的物空間的最大張角。最

6、小聚焦距離：清晰地拍攝目標(biāo)的最近距離。這是由紅外熱像儀鏡頭鏡頭焦距，反映了可識別的距離?？臻g分辨率：表征熱像儀對目標(biāo)空間形狀的分辨能力，通常以mrad(毫弧度)來表示。mrad的值越小，表明其分辨率越高?；《戎党艘园霃降扔谙议L，即目標(biāo)的直徑。溫度量程：指在一定精度要求下，能夠測量被測物溫度的范圍。溫度分辨率：可以簡單定義為儀器或使觀察者能從背景中精確地分辨出目標(biāo)輻射的最小溫度差。幀頻：熱像儀每秒鐘產(chǎn)生完整圖像的畫面數(shù)，單位為Hz。(10)顯示方式:指屏幕顯示是黑白顯示還是偽彩顯示。11）探測距離、識別距離和辨認(rèn)距離。紅外熱像儀是利用紅外掃描原理測量物體的表面溫度分布，是根據(jù)紅外測溫技術(shù)而生產(chǎn)的測溫計。紅外熱像儀的應(yīng)用非常廣泛，最早且最重要的應(yīng)用是在軍事領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，還在不斷有新的行業(yè)、新的應(yīng)用產(chǎn)生。其中最傳統(tǒng)的應(yīng)用是電力行業(yè)、工業(yè)預(yù)維護(hù)行業(yè)。所有的工廠里都有電機(jī)、控制柜、管道等，這些都會不可避免發(fā)生故障，而用紅外熱像儀檢驗發(fā)熱來判斷是最有