紅外測溫關鍵系統新

紅外測溫關鍵系統新1.紅外測溫原理；2.紅外測溫系統傳感器opt-538u介紹；3.紅外測溫系統的放大電路分析4.紅外測溫系統的總體設計思路5.紅外測溫系統的軟硬件設計本章學習重點溫度測量分為接觸式和非接觸式兩大類。

1.接觸式測溫測溫元件直接與被測對象相接觸，兩者之間進行充分的熱交換達到熱平衡，這時感溫元件的某一物理參數的量值就代表了被測對象的溫度值。優(yōu)點：直觀可靠。缺點:感溫元件影響被測溫度場的分布；接觸不良等帶來測量誤差；高溫和腐蝕性介質影響感溫元件的性能和壽命。1紅外測溫原理1紅外測溫原理

2、非接觸式測溫

感溫元件不與被測對象相接觸，而通過熱輻射進行熱交換；具有較高的測溫上限；熱慣性小，可達千分之一秒，故便于測量運動物體的溫度和快速變化的溫度。紅外測溫原理簡介

1800年,赫胥爾首先發(fā)現了紅外輻射,經過幾代科學家100多年的探索、實驗與研究,總結出了正確的輻射定律,為成功地研制紅外輻射測溫儀奠定了理論基礎。20世紀60年代以后,由于各種高靈敏度紅外探測器、干涉濾光片以及數字信號處理技術的發(fā)展,大大促進了紅外技術應用的進程。近幾十年來,比色測溫儀、光纖測溫儀、掃描測溫儀等滿足各種需要的紅外測溫儀相繼出現和不斷改進,使紅外技術的研究與應用有了新的飛躍。雖然紅外測溫技術問世的時間并不很長,但是它安全、可靠、非接觸、快速、準確、方便、壽命長等不可替代的優(yōu)勢,已被越來越多的企業(yè)與廠家所認識和接受,在冶金、石化、電力、交通、水泥、橡膠等行業(yè)得到了廣泛的應用,成為企業(yè)故障檢測、產品質量控制和提高經濟效益的重要手段。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：單位時間內通過某一截面的輻射能，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。

基爾霍夫定律基爾霍夫證明了：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，各種不同物體對相同波長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同一波長的單色輻射出射度。結論：則：物體的光譜發(fā)射率等于其光譜吸收率。吸收輻射能力強的物體，受熱后向外輻射的能力也強；(二)斯忒潘—玻耳茲曼定律

物體輻射出射度與溫度間的關系溫度為T的絕對黑體，單位面積元在半球方向上所發(fā)射的全部波長的輻射出射度與溫度T的四次方成正比。輻射式溫度計測溫的理論根據。（三）普朗克定律（單色輻射強度定律）式中，

c―光速；

h―普朗克常數，6.626176×10-34J·s；

k―波爾茲曼常數，1.38066244×10-23J/K；

C1―第一輻射常數，3.7418×10-16W·m2；

C2―第二輻射常數，1.4388×10-12m·K；

T―絕對溫度。溫度為T的單位面積元的絕對黑體，在半球面方向所輻射的波長為λ的輻射出射度為描述輻射能量在各波長上的分布關系也可以用輻射亮度來表示：（四）維恩位移定律

最大輻射波長與溫度的關系

熱輻射光譜中包含著各種波長，從實驗可知，物體峰值輻射波長與物體自身的絕對溫度T成以下關系溫度升高：單色輻射強度隨溫度升高而增加；總輻射能量增加；峰值波長減小。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。從圖9-11曲線中可以看出:(1)隨著溫度升高,輻射能量增加,這是紅外輻射理論的出發(fā)點,也是單波段紅外測溫儀的設計依據。(2)隨著溫度升高,輻射峰值波長向短波方向移動,其規(guī)律符合維恩位移定律,即:T·λm=2897.8(μm·K),其中T為熱力學溫度,λm為峰值響應波長。這個公式告訴我們?yōu)槭裁锤邷販y溫儀多工作在短波處,低溫測溫儀多工作在長波處。(3)輻射能量隨溫度的變化率,短波處比長波處大,即短波處工作的測溫儀相對信噪比高(靈敏度高),抗干擾性強。測溫儀應盡量選擇工作在峰值波長處,特別是低溫小目標的情況下,這一點顯得尤為重要。紅外測溫儀的性能特點及分類紅外測溫儀的種類很多,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,可隨時進行溫度的檢測和記錄,有光學瞄準或激光瞄準裝置,操作非常簡單,只需輕輕一扣扳機,就能進行測量。美國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,更為直觀、方便。在線式(固定式):固定安裝在工業(yè)現場,可以24小時連續(xù)監(jiān)測,和計算機相連,閉環(huán)控制,打印輸出。加裝保護及風冷、水冷裝置,可以在惡劣環(huán)境及315℃的高溫下工作。掃描式:即行掃描測溫儀,用于測量90度視場內一條線的溫度分布,每行可測256個點,利用軟件,在監(jiān)視器上形成目標的熱圖像,它能更直觀、更清晰、更快捷地進行溫度監(jiān)測,尤其適用于傳送帶、旋轉窯、滾筒等連續(xù)運動的目標。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)境中進行測量。雙色(比色)測溫儀:利用兩個很窄的相近波段測量同一物體,取較短波段信號與較長波段信號的比值,這個比值隨溫度的升高而加大,這種根據比值測溫的測溫儀叫比色測溫儀或雙色測溫儀。由于這兩個波段靠得非常近,當被測物在這個很窄的波長內,發(fā)射率沒有變化時,則發(fā)射率和氣氛吸收對兩個信號的衰減相同,不會影響比值。所以,雙色測溫儀抗干擾能力強,對發(fā)射率、煙霧、灰塵、水氣不敏感,可以測量部分被遮擋的目標,測量感應線圈縫隙內加熱工件的溫度,更顯其卓越性能。美國Raytek公司的雙色測溫儀,性能優(yōu)越,哪怕目標只占視場的5%,也能精確測量。2紅外測溫系統傳感器opt-538u

介紹otp-538u是一個熱電堆傳感器，具116種熱電偶元素，傳感器芯片經由微細加工，