红外检测技术PPT课件下载推荐.ppt

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适用于遥感和遥测。

1红外无损检测基础21红外辐射及传输红外辐射及传输1）红外辐射红外辐射红红外外辐辐射射是是位位于于可可见见光光中中红红光光以以外外的的光光线线，故故又又称称红红外外线线，它它是是一一种种人人眼眼看看不不见见的的光光线线。

其其波波长长范范围围大大致致在在0.751000m的的频频谱谱范范围围之之内内，相相对对应应的的频频率率大大致致在在4101431011Hz之之间间。

任任何何物物体体，只只要要其其温温度度高高于于绝绝对对零零度度就就有有红红外外线线向向周周围围空间辐射。

空间辐射。

1红外无损检测基础322）红外辐射的传输）红外辐射的传输和和所所有有电电磁磁波波一一样样，红红外外辐辐射射是是以以波波的的形形式式在在空空间间直直线线传传播的。

它在真空中的传播速播的。

它在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，度等于光在真空中的传播速度，即即式式中中：

为为红红外外辐辐射射的的波波长长；

f为为红红外外辐辐射射的的频频率率；

C为为光光在真空中的传播速度。

在真空中的传播速度。

1红外无损检测基础4红红外外辐辐射射在在大大气气中中传传播播时时，由由于于大大气气中中的的气气体体分分子子、水水蒸蒸气气以以及及固固体体微微粒粒、尘尘埃埃等等物物质质的的散散射射、吸吸收收作作用用，使使辐辐射射在在传传输输过过程程中中逐逐渐渐衰衰减减。

通通过过红红外外辐辐射射通通过过11海海里里长长度度大大气气的的透透过过率率曲曲线线，可可以以看看出出它它在在通通过过大大气气层层时时由由于于大大气气有有选选择择的的吸吸收收使使其其被被分分割割成成三三个个波波段段，即即222.52.5mm、3355mm和和881414mm，统统称称为为“大大气气窗窗口口”。

这这三三个个大大气气窗窗口口对对红红外外技技术术应应用用特特别重要，别重要，因此一般红外仪器都工作在这三个窗口之内。

因此一般红外仪器都工作在这三个窗口之内。

1红外无损检测基础5红外辐射通过1海里长度大气的透过率曲线1红外无损检测基础622红外探测器红外探测器红红外外探探测测器器是是能能将将红红外外辐辐射射能能转转换换成成电电能能的的光光敏敏元元件件，用用来来监监测测物物体体辐辐射射的的红红外外线线。

它它是是红红外外检检测测系系统统中中最最重重要要的的器件之一。

器件之一。

这里简单介绍它的分类和性能参数。

1红外无损检测基础711）常用红外探测器的分类常用红外探测器的分类红红外外探探测测器器分分热热电电型型和和光光电电型型两两类类。

这这两两类类探探测测器器不不仅仅在在性能上有差异，而且在工作原理上也不相同。

性能上有差异，而且在工作原理上也不相同。

热热电电型型红红外外探探测测器器是是利利用用热热电电元元件件、热热敏敏电电阻阻或或热热电电偶偶等等元元件件的的热热效效应应进进行行工工作作的的。

它它们们一一般般灵灵敏敏度度低低、响响应应慢慢，但但有有较较宽宽的的红红外外波波长长响响应应范范围围，且且价价廉廉，常常用用于于温温度度的的测测量量及及自自动动控制。

控制。

光光电电型型红红外外探探测测器器可可直直接接把把红红外外光光能能转转换换成成电电能能，灵灵敏敏度度高高、响响应应快快，但但其其红红外外波波长长响响应应范范围围窄窄，有有的的还还需需在在低低温温条条件件下下才才能能使使用用。

光光电电型型红红外外探探测测器器广广泛泛应应用用在在遥遥测测、遥遥感感、成成像像、测温等方面。

测温等方面。

1红外无损检测基础822）红外探测器的性能参数红外探测器的性能参数不不同同的的红红外外探探测测器器不不但但工工作作原原理理不不同同，而而且且其其探探测测的的波波长长范范围围、灵灵敏敏度度和和其其他他主主要要性性能能都都不不同同。

下下面面的的几几个个参参数数常常用用来来衡量各种红外探测器的主要性能。

衡量各种红外探测器的主要性能。

（1

（1）响响应应率率。

响响应应率率表表示示红红外外探探测测器器把把红红外外辐辐射射转转换换为为电信号的能力。

它等于输出信号电信号的能力。

它等于输出信号电压与输入红外辐射能之比。

电压与输入红外辐射能之比。

1红外无损检测基础9

（2）

（2）响响应应波波长长范范围围（光光谱谱响响应应）。

它它表表示示探探测测器器的的电电压压响响应应率率与与入入射射波波波波长长之之间间的的关关系系，一一般般用用光光谱谱响响应应曲曲线线来来表表示示。

对对任任何何波波长长的的红红外外辐辐射射响响应应率率都都相相等等的的红红外外探探测测器器，称称为为无无选选择择性性探探测测器器。

如如果果红红外外探探测测器器对对不不同同波波长长的的红红外外辐辐射射响响应应率率不不相相等等，则则称称为为选选择择性性探探测测器器。

热热电电型型探探测测器器一一般般可可认认为为是是无无选选择择性性探探测测器器，而而光光电电型型探探测测器器为为有有选选择择性性探探测测器器。

一一般般将将响响应应率率最最大大的的值值所所对对应应的的波波长长称称为为峰峰值值波波长长，而而把把响响应应率率下下降降到到响响应应值值的的一一半半所所对对应应的的波波长长称称为为截截止止波波长长。

响响应应波波长长范范围围也也表表示红外探测器使用的波长范围。

示红外探测器使用的波长范围。

1红外无损检测基础10（3）（3）噪噪声声等等效效功功率率。

红红外外探探测测器器的的输输出出电电压压较较低低，外外界界噪噪声声对对它它的的影影响响很很大大，因因此此要要用用噪噪声声等等效效功功率率参参数数来来衡衡量量红红外外探探测测器器的的性性能能。

噪噪声声等等效效功功率率是是输输出出信信噪噪比比为为11时时所所对对应应的的红红外外入入射射功功率率值值，也也即即红红外外探探测测到到的的最最小小辐辐射射功功率率，该该值值越越小小，探测器越灵敏。

探测器越灵敏。

1红外无损检测基础11（44）探测率。

探测率。

探测率为噪声等效功率的倒数。

（55）响响应应时时间间。

输输出出信信号号滞滞后后于于红红外外辐辐射射的的时时间间，称称为为探探测测器器的的响响应应时时间间。

它它反反映映红红外外探探测测器器的的输输出出信信号号随随红红外外辐辐射射变化的速率。

变化的速率。

1红外无损检测基础1233红外无损检测方法红外无损检测方法将将热热量量注注入入工工件件表表面面，其其扩扩散散进进入入工工件件内内部部的的速速度度及及分分布布情情况况由由工工件件内内部部性性质质决决定定。

另另外外，材材料料、装装备备及及工工程程结结构构件件等等在在运运行行中中的的热热状状态态是是反反映映其其运运行行状状态态的的一一个个重重要要方方面面。

热热状状态态的的变变化化和和异异常常，往往往往是是确确定定被被测测对对象象的的实实际际工工作作状状态态和和判判断断其其可可靠靠性性的的重重要要依依据据。

红红外外检检测测按按其其检检测测方方式式分分为为主主动动式式和和被被动动式式两两类类。

前前者者是是在在人人工工加加热热工工件件的的同同时时或或加加热热后后经经过过延延迟迟扫扫描描记记录录和和观观察察工工件件表表面面的的温温度度分分布布，适适用用于于静静态态件件检检测测；

后后者者是是利利用用工工件件自自身身的的温温度度不不同同于于周周围围环环境境的的温温度度，在在两两者者的的热热交交换换过过程程中中显显示示工工件件内内部部的的缺缺陷陷，适适用用于于运运行行中中设设备备的的质质量量控制。

1红外无损检测基础1311红外测温仪红外测温仪红红外外测测温温仪仪是是用用来来测测量量设设备备、结结构构、工工件件等等表表面面某某一一局局部部区区域域的的平平均均温温度度的的。

通通过过特特殊殊的的光光学学系系统统，可可以以将将目目标标区区域域限限制制在在11mmmm以以内内甚甚至至更更小小，因因此此有有时时也也将将其其称称为为红红外外点点温温仪仪。

它它主主要要是是通通过过测测定定目目标标在在某某一一波波段段内内所所辐辐射射的的红红外外辐辐射射能能量量的的总总和和，来来确确定定目目标标的的表表面面温温度度。

其其响响应应时时间间可可小小于于11ss，测测温范围可达温范围可达0030003000。

下下图图为为红红外外测测温温仪仪的的结结构构原原理理图图。

它它由由光光学学系系统统、调调制制器器、红红外外探探测测器器、放放大大器器、显显示示器器等等部部分分组组成成。

红红外外测测温温仪仪的的主主要要技技术术参参数数有有温温度度范范围围、工工作作波波段段、响响应应时时间间、目目标标尺尺寸寸、距距离离系数和辐射率范围等。

系数和辐射率范围等。

2红外无损检测仪器14红外测温仪的结构原理图2红外无损检测仪器1522红外热像仪红外热像仪红外检测的主要设备是红外热像仪。

红外检测的主要设备是红外热像仪。

红红外外辐辐射射符符合合几几何何光光学学的的一一些些定定律律，利利用用红红外外辐辐射射进进行行物物体体成成像像不不需需要要外外加加光光源源。

红红外外成成像像时时需需要要特特殊殊的的光光学学系系统统红红外外光光学学系系统统。

红红外外测测温温仪仪所所显显示示的的是是被被测测物物体体的的某某一一局局部部的的平平均均温温度度；

红红外外热热像像仪仪则则显显示示的的是是一一幅幅热热图图，是是物物体体红红外外辐辐射能量密度的二维分布图。

射能量密度的二维分布图。

要要想想将将物物体体的的热热像像显显示示在在监监视视器器上上，首首先先需需将将热热像像分分解解成成像像素素，然然后后通通过过红红外外探探测测器器将将其其变变成成电电信信号号，再再经经过过信信号号处处理理，在在监监视视器器上上成成像像。

图图像像的的分分解解一一般般采采用用光光学学机机械械扫扫描描方方法法。

目目前高速的热像仪可以做到实时显示物体的红外热像。

前高速的热像仪可以做到实时显示物体的红外热像。

2红外无损检测仪器16热热像像仪仪除除了了具具有有红红外外测测温温仪仪的的各各种种优优点点外外，还还具具有有以以下下特点：

特点：

（1）1）快快速速有有效效，结结果果直直观观。

热热像像仪仪能能显显示示物物体体的的表表面面温度场，温度场，并以图像的形式显示。

并以图像的形式显示。

（22）分分辨辨力力强强。

现现代代热热像像仪仪可可以以分分辨辨0.10.1甚甚至至更更小小的的温差。

温差。

（33）显显示示方方式式灵灵活活多多样样。

温温度度场场的的图图像像可可以以采采用用伪伪彩彩色色显示，也可以通过数字化处理