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    紅外測溫儀器的種類(lèi)與工作原理

    更新時(shí)間:2024-03-31      點(diǎn)擊次數:394
    紅外測溫儀器的種類(lèi)
     
    紅外測溫儀器主要有3種類(lèi)型:紅外熱像儀、紅外熱電視、紅外測溫儀(點(diǎn)溫儀)。60年代我國研制成功臺紅外測溫儀,八十年代初期以后又陸續生產(chǎn)小目標、遠距離、適合電業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)的測溫儀器,如西光IRT-1200D型、HCW-Ⅲ型、HCW-Ⅴ型;YHCW-9400型;WHD4015型(雙瞄準,目標D40mm,可達15m)、WFHX330型(光學(xué)瞄準,目標D50mm,可達30m)。美國生產(chǎn)的PM-20、30、40、50、HAS-201測溫儀;瑞典AGA公司TPT20、30、40、50等也有較廣泛的應用。DL-500E可以應用于110~500kV變電設備上,圖像清晰,溫度準確。紅外熱像儀,主要有日本TVS-2000、TVS-100,美國PM-250,瑞典AGA-THV510、550、570。國產(chǎn)紅外熱像儀在昆明研制成功,實(shí)現了國產(chǎn)化。
     
    紅外測溫儀工作原理
     
    了解紅外測溫儀的工作原理、技術(shù)指標、環(huán)境工作條件及操作和維修等是用戶(hù)正確地選擇和使用紅外測溫儀的基礎。光學(xué)系統匯集其視場(chǎng)內的目標紅外輻射能量,視場(chǎng)的大小由測溫儀的光學(xué)零件以及位置決定。紅外能量聚焦在光電探測儀上并轉變?yōu)橄鄳碾娦盘?。該信號?jīng)過(guò)放大器和信號處理電路按照儀器內部的算法和目標發(fā)射率校正后轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值。除此之外,還應考慮目標和測溫儀所在的環(huán)境條件,如溫度、氣氛、污染和干擾等因素對性能指標的影響及修正方法。
     
    一切溫度高于零度的物體都在不停地向周?chē)臻g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(cháng)的分布——與它的表面溫度有著(zhù)十分密切的關(guān)系。因此,通過(guò)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的客觀(guān)基礎。
     
    黑體輻射定律:黑體是一種理想化的輻射體,它吸收所有波長(cháng)的輻射能量,沒(méi)有能量的反射和透過(guò),其表面的發(fā)射率為1。應該指出,自然界中并不存在真正的黑體,但是為了弄清和獲得紅外輻射分布規律,在理論研究中必須選擇合適的模型,這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型,從而導出了普朗克黑體輻射的定律,即以波長(cháng)表示的黑體光譜輻射度,這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點(diǎn),故稱(chēng)黑體輻射定律。
     
    物體發(fā)射率對輻射測溫的影響:自然界中存在的實(shí)際物體,幾乎都不是黑體。所有實(shí)際物體的輻射量除依賴(lài)于輻射波長(cháng)及物體的溫度之外,還與構成物體的材料種類(lèi)、制備方法、熱過(guò)程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此,為使黑體輻射定律適用于所有實(shí)際物體,必須引入一個(gè)與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數,即發(fā)射率。該系數表示實(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度,其值在零和小于1的數值之間。根據輻射定律,只要知道了材料的發(fā)射率,就知道了任何物體的紅外輻射特性。
     
    影響發(fā)射率的主要因紗在:材料種類(lèi)、表面粗糙度、理化結構和材料厚度等。
     
    當用紅外輻射測溫儀測量目標的溫度時(shí)首先要測量出目標在其波段范圍內的紅外輻射量,然后由測溫儀計算出被測目標的溫度。單色測溫儀與波段內的輻射量成比例;雙色測溫儀與兩個(gè)波段的輻射量之比成比例。
     
    紅外系統:紅外測溫儀由光學(xué)系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統匯聚其視場(chǎng)內的目標紅外輻射能量,視場(chǎng)的大小由測溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉變?yōu)橄鄳碾娦盘?。該信號?jīng)過(guò)放大器和信號處理電路,并按照儀器內療的算法和目標發(fā)射率校正后轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值。
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