紅外測溫系統(tǒng)精品課件

1、紅外測溫系統(tǒng)第1頁，共13頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二2022/9/261. 引言溫度是工業(yè)生產(chǎn)中很普遍、很重要的一個熱工參數(shù)，許多生產(chǎn)工藝過程均要求對溫度進行監(jiān)視和控制，特別是在化工、食品等行業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度的測量和控制直接影響到產(chǎn)品的質量和性能 。傳統(tǒng)的接觸式測溫儀表如熱電偶、熱電阻等，因要與被測物質進行充分的熱交換，需經(jīng)過一定的時間后才能達到熱平衡，存在著測溫的延遲現(xiàn)象，故在使用過程中存在一定的使用局限 。紅外測溫儀屬于非接觸的實時測溫裝置。第2頁，共13頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二2022/9/262. 紅外測溫儀的原理一切溫度高于絕對零度的物體都

2、在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的關系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎。 第3頁，共13頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二2022/9/26 根據(jù)斯特藩玻耳茲曼定理黑體的輻出度 Pb()與溫度 的四次方成正比， 即： 式中，Pb(T)溫度為T 時，單位時間從黑體單位面積上輻射出的總輻射能，稱為總輻射度； 斯特藩玻耳茲曼常量； T物體溫度。 式（2）中黑體的熱輻射定律正是紅外測溫技術的理論基礎。如果在條件相同情況下，物體在同一波長范圍內輻射的

3、功率總是小于黑體的功率，即物體的單色輻出度 Pb()小于黑體的單色黑度()，即實際物體接近黑體的程度。 ()= P(T)/ Pb(T) 考慮到物體的單色黑度()是不隨波長變化的常數(shù)，即 ()=，稱此物體為灰體。它是隨不同物質而值不同，即使是同一種物質因其結構不同值也不同，只有黑體=1，而一般灰體01，由式(2)可得： 所測物體的溫度為： 式(4)正是物體的熱輻射測溫的數(shù)學描述。第4頁，共13頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二2022/9/26 3.紅外測溫儀工作原理 工作原理為輻射體發(fā)出的紅外輻射，進入光學系統(tǒng)，經(jīng)調制器把紅外輻射調制成交變輻射，由探測器轉變成為相應的電信號。該信號

4、經(jīng)過放大器和信號處理電路，并按照儀器內的算法和目標發(fā)射率校正后轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值，并顯示在液晶屏上。第5頁，共13頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二2022/9/264.紅外測溫儀的光學系統(tǒng)紅外測溫儀的光學系統(tǒng)由菲涅爾光學透鏡和濾光片組成。將該光學透鏡置于紅外熱釋電傳感器上。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當被測物從透鏡前經(jīng)過時，發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。 第6頁，共13頁，2022年，5月20日，9點4

5、7分，星期二2022/9/26熱釋電探測器 熱釋電紅外探測器的結構通常由熱釋電晶體、氧化膜、濾光鏡片、結型場效應管FET和電阻等部分組成。 當交變的紅外線照射到晶體表面時，晶體溫度迅速變化，這時才發(fā)生電荷的變化，從而形成一個明顯的外電場，這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應。 采用雙探測元熱釋電紅外傳感器，其結構如圖所示。該傳感器將兩個特性相同的熱釋電晶體逆向串聯(lián)，用來防止其他紅外光引起傳感器誤動作。另外，當環(huán)境溫度改變時，兩個晶體的參數(shù)會同時發(fā)生變化，這樣可以相互抵消，避免出現(xiàn)檢測誤差。該傳感器使用時，D端（漏極）接電源正極，G端（柵極）接電源負極，s端（源極）為信號輸出。 第7頁，共13頁，2022年，

6、5月20日，9點47分，星期二2022/9/265. 紅外測溫儀的電路設計 熱釋電傳感器與溫度儀的連接框圖：將傳感器的D、S、E分別與測量電路中標的D、S、E連接起來即可。 第8頁，共13頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二2022/9/26 測量電路D、S、E端分別對應了熱釋電探測器的D、S、G，其中D為場效應管漏極接+12V的電源，S為經(jīng)過熱釋電探測器轉換后的電信號輸出，E為場效應管的負極接地。由S端輸入的信號經(jīng)過A1放大電路，A2濾波電路，A3積分電路，通過輸出端口輸入后續(xù)的積分顯示電路。第9頁，共13頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二2022/9/26積分顯示電路

7、 顯示部分由多位液晶顯示驅動器ICL7106和標準段式液晶顯示屏EDS801及其他一些元器件組成。經(jīng)過測量電路處理過的信號，經(jīng)過輸入端口進入A/D轉換電路，ICL7106進行A/D轉換，再與標準段的EDS801顯示屏顯示出被測物的溫度。第10頁，共13頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二2022/9/26電源電路該系統(tǒng)電源電路如圖所示。該系統(tǒng)采用12V 直流電源供電。將220V交流電通過變壓器T 降壓，全橋U 整流，C10 濾波，為系統(tǒng)提供12V直流電壓。第11頁，共13頁，2022年，5月20日，9點47分，星期二2022/9/266. 總結 紅外測溫技術隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展日趨完善,以其非接觸和快速測溫的優(yōu)點，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和科學研究方面都有著廣泛的用途。開