红外测温仪原理.ppt

红外测温原理
红外线辐射的简称。
量子物理学学问告知我们，自然界中任何物体每时每刻都在通过分子振动向外辐射能量，这种辐射能量是以“波”的形式出现的。“波”的传播速度是一个常数，即30万公里／秒，而分子振动的频率却是各不相同的。
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5、大气窗口
大气中的水蒸气、二氧化碳等对某些红外辐射波段不吸取或极少吸取，“大气窗口”。
红外波段的选取要考虑 “大气窗口”的影响
大气窗口
6、普郎克定律
普郎克定律
普郎克通过量子理论推导出的波长、温度与黑体辐射能量的关系式，它定量的确定了不同温度的黑体在各个波段中的辐射能量的大小，是红外测温仪的理论基础。
6、普郎克定律
Relative Energie
Max Planck 1858 -1947
6、普郎克定律
普郎克定律给出了以下几点结论：
物体的温度越高，其发出的辐射能量越大。这是单色（波段）测温仪的设计依据。
在确定温度下，物体在不同波特长的辐射能量不同，存在一个辐射峰值波长，即在此波特长的物体辐射能量最大。
随着物体温度上升，其辐射峰值波长向短波方向移动，移动规律遵守维恩位移定律。
7、黑体
黑体
放射率与波长无关且都等于１的物体称为黑体。它是一个志向辐射体，表明它的自身能量可以全部向外界辐射出来，但自然界中并不存在这样的志向黑体。
黑体炉即为人工制造的性能接近志向黑体的辐射标准源，用于定期对红外测温仪进行检测标定。
7、黑体
黑体辐射的光谱特性
不同温度的辐射曲线永不会相交
随温度增加，辐射能量增大而峰值波长减小
短波处曲线坡度更大，能量对温度的变更更灵敏
8、放射率
放射率
在同一温度下，实际物体辐射能量与标准黑体的辐射能量的比值称为该实际物体的放射率，又称辐射率、黑度系数等，符号为ε，ε≤１。
依据上述定义可知，黑体的放射率为１，其他实际物体的放射率小于１。说明任何一个实际物体都不能完全向外界辐射出来自身的全部能量。
放射率值随波长变更，金属的短波放射率比长波放射率高。
9、确定温度T
确定温度T
T=273+ ℃ （开/K）
即确定温度（热力学温度）量值等于摄氏温度量值加273 ℃ ，单位为开，符号为K。
摄氏温度0 ℃ = 273K
10、透射率/放射率/吸取率
透射率
透过物体的辐射能量与入射到该物体的辐射能量之比称为该物体的透射率，符号为τ，τ≤１。
被物体表面反射回来的辐射能量与入射到该物体的辐射能
量之比称为该物体的反射率，符号为r，r≤１。
被物体内部吸取的辐射能量与入射到该物体的辐射能量之比称为该物体的吸取率，符号为a，a ≤１。
反射率
吸取率
10、透射率/放射率/吸取率
依据能量守恒原理，物体的入射能量等于被其透射、反射及吸取的能量之和，即有关系式：
τ＋ r ＋ a ＝１ -------- （１）
再依据热平衡原理，物体在热平衡状态下，其内部吸取的能量等于同时其向外辐射的能量，即有关系式：
a ＝ε ------------------ （２）
将（２）代入（１）得到：
τ＋ r ＋ε＝１ --------- （３）
对于一般非透亮物体，透射率τ＝０。代入（３）得到：
r ＋ε＝１ -------------- （４）
对于非透亮热平衡物体而言，其反射率与放射率之和等于１
结 论
实际应用当中, 表面状况越光滑，看上去越光明的不透亮物体，其反射率较高，同时其放射率确定较低（向外辐射能量较小），测量相对比较困难。反之，对那些表面状况越粗糙，看上去越灰暗的不透亮物体，其反射率较低，同时其放射率确定较高（向外辐射能量较大），测量相对比较简洁。
结 论
11、红外测温技术的发展
红外测温技术的发展
探测器及电子技术的发展
低温短波型
低温快速响应型
叠层双色型
耐高环温型
光学加工技术的发展
特殊波长的选择
扫瞄测温仪
光纤技术的发展
光纤瞄准型
微处理器技术的发展
高性价比产品
12、红外测温仪的主要参数
红外测温仪的主要参数
测温范围/响应波长
距离系数（聚焦位置）
放射率调整
测量精度及重复性
响应时间
瞄准方式
输出方式
现场环境要求
13、波长的选择
波长的选择
在满足测温范围条件下，近可能选择短的波长
选择能将目标的反射，透射能量降到最低的波长
特殊物体（塑料薄膜，玻璃，火焰等）要接受特殊的波长(被测物体不透亮的波长）
依据现场的特殊环境选择（