全版红外测温工作原理范文

红外测温开展过程1800年1828年19世纪末1901年1931年■60年代后近二十年赫胥尔发现红外线

M’Sweeny第一个辐射温度计消隐光学高温计全辐射测温仪专利(Fery)商用全辐射测温仪问世(Leeds&Northrup

company)迅猛开展双色、光纤、扫描等优选2红外测温技术的根底绝对零度(-273℃)以上的物体都辐射红外能量优选4波个长重■要发射概率念距离系数优选5温度与辐射能量的关系1500°C1000°C542°C260°C20°C黑体辐射光谱曲线的特性

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波长与温度成反比1021011红外能量〔温度/1热0-1像〕10-210-310-40

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

11

12

13

14波长〔微米〕优选6物体发射率相对能量波长(微米)=1.0(黑体)=0.9(灰体)随发射率变化(非灰体)发射率为物体的辐射度与和与该物体具有一样温度的黑体的辐射度之比优选7物体红外能量的传播发射率决定了实际物体的红外辐射特性“理想黑体〞既是完全吸收体也是完全发射体“实际物体〞局部能量被反射局部能量透过发射率=1发射率<1IIIIRATEE优选8EE影响发射率的主要因素材料种类

外表状况(抛光,粗糙,氧化,喷砂)

外表几何形状(平面,凹面,凸面)

外表理化构造状态〔如沉积物，氧化膜，油膜等〕

透过率(例如塑料薄膜)测量温度测量角度优选9距离系数探头到目标的距离测量斑直径大小30

25

50

76

130

mm

0

1

2

5

英寸

2.5

7.5

14

21

33

mm0.1

0.3

0.6

0.8

1.3

英寸测斑直径测量距离=

D:S优选10黑体辐射定率普朗克定律：式中：第一辐射常数：第二辐射常数：优选11黑体辐射定律斯藩-玻耳兹曼定率：

维恩位移定率：A=2897.3从此可看出波长与温度成反比优选12大气传输环境453SP1

470

EMS

?85优选13大气传输局部波长可以避开大气的吸收(高于海平线0.3公里)1.00.00.5128

1015

203

5波长(微米)优选140.5相对透过率实际物体的测温示意图目标探头RTE反射率, 透射率, 发射率环境温度II=入射能量

R=反射能量T=透射能量E=发射能量优选15背景能量的影响当背景温度高于目标温度时应进展背景温度补偿(T-Ambient)背景温度目标优选16目标与视场要确保目标大于仪器所测圆点的大小.目标越小，那么应离得越近.如果精度非常重要，那么要确保目标至少是测量圆点大小的两倍最好 一般

差探头目标大于测量视场目标等于测量视场目标小于测量视场优选17需要精度还是重复性?精度优选18与“真实值〞比较

当测量位置不同或使用不同仪器测同一物体时，精度非常重要重复性

指一样条件下输出比较(距离、发射率、精度〕建立当地“基准〞，测量与基准的偏差工艺监控中实际起作用，“工艺精度〞响应速度分析

对于运动的目标和快速加热的目标响应速度快是必需的

当温度变化缓慢时，响应速度快通常是不必要的优选19发射率设定误差

造成的测量温度误差10864205002000250030008-14微米1.0微米使用尽可能短的测量波长%误差1000

1500目标温度(度)发射率误差假定为10%5优选20微米3.9微米22微米特殊类型波长的选用测量聚乙烯时，选用位于透过率近似为零处的波长，波长为：3.43

.因为测得是他们的外表温度10090807060504030透过率20%100789102113

4

5

612

波长13

〔微14

米〕聚乙烯.03mm(1mil)0.13mm(5密耳)10090807060504030100透过率20%火焰789102113

4

5

612

波长13

〔微14

米〕透过火焰测量物体时，需要选择透过率高的波长，能够透过火焰的红外波优选21长为3.9发出3.9.因为物体的红外波长不受火焰的干扰指导方针测玻璃后面物体温度用1-3微米测玻璃外表温度250℃以上用

5微米测低温时用8-14微米玻璃的红外测量0.2

mm

(10

Mil)1.5

mm

(60

Mil)1.0优选22.8.6.4.26

mm

(240

Mil)2368透过率4

5波长(微米)如何选择响应波长?近可能选择短的波长选择将反射，透射能量降到最低的波长

特殊物体〔塑料薄膜，玻璃，火焰等〕采用特殊波长(被测物体不透明的波长〕根据现场环境的问题〔如观察窗口〕当视场被局部遮挡时，应选择双色仪器优选23测温范围/响应波长距离系数〔测量距离与目标大小〕发射率设定测量精度/重复性响应时间

瞄准方式〔激光、透镜、视频、目视、瞄准灯/镜〕现场环境要求/输出方式测温仪的选型参数优选24红外测温仪工作原理目标环境探测器显示及输出453SP1

470EMS

?85优选25红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等局部组成.光学系统会聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚集在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值.窗口和光学系统双色测温仪理论公式：T：目标温度A，B：常数■■■：第一波段内发射率：第一波段内发射率：第一波段内目标能量：第一波段内目标能量■：坡度

〔双色测温仪要调的是坡度而不是发射率〕优选26如何利用双色测温?

当测量视场被遮挡时，或物体快速运动,目标比较小,单色测温仪将产生测量误差

双色测温的原理:通过计算探测到的两个波长上的能量的比值，可以消除这种误差比值随目标温度变化而变化1.0

2.0波长(m)比值

(El2/El1)~

T优选2710.90.80.70.60.50.40.30.20.10相对辐射能量(E)l1l

2双色与单色测量比较目标温度(度)读数误差(%)与能量衰减100100500优选2810001500*200025003000+

0.75%双色:0%-95%能量衰减从右图可见,双色测量的误差很小,几乎-10-

0.75%单色:50%能量衰减-10不变化.而且双色只-20单色:80%能量衰减-20需要吸收物体5%的-30单色:90%能量衰减-30能量就可以测量到.读数误差(%)-40单色:95%能量衰减-40不象单色红外测温仪需要吸收到物体95%-50-50的能量才能测量准确.双色测温仪何种情况下采用双色测量测量视场局部被遮挡烟雾，水汽，灰尘不洁窗口目标比较小,小于测量红外测温仪的视场运动目标,尤其是快速运动的物体目标发射率低或变化优选29双色测温仪解决的问题优选30不洁镜头不洁窗口局部视场被遮挡烟尘小于视场的目标输出选择热偶输出电流输出0

-

20

mA4

-

20

mA电压输出0-5伏标准1

mV