红外测温方法的工作原理及测温仪Word文档下载推荐.docx

1、0.10.5非接触式红外测温-5033001其它示温材料-3520001红外测温仪的工作原理及特点 1.1 黑体辐射与红外测温原理一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研

2、究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。由于黑体的光谱辐射功率Pb（）与绝对温度 之间满足普朗克定理： （1）其中，Pb（）黑体的辐射出射度；波长；T绝对温度；c1、c2辐射常数。式（1）说明在绝对温度 下，波长处单位面积上黑体的辐射功率为Pb（）。根据这个关系可以得到下图1的关系曲线：图1 黑体辐射的光谱分析从图1中可以看出：（1）随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。（2）随着温度升高，辐射峰值向短

3、波方向移动（向左），并满足维恩位移定理T *m = 2897.8 m*K，峰值处的波长m与绝对温度 成反比，虚线为m 处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。（3）辐射能量随温度的变化率，短波处比长波处大，即短波处工作的测温仪相对信噪比高（灵敏度高），抗干扰性强，测温仪应尽量选择工作在峰值波长处，特别是低温小目标的情况下，这一点显得尤为重要。根据斯特藩玻耳兹曼定理黑体的辐出度 Pb（）与温度 的四次方成正比， 即： （2）式中，Pb（T）温度为T 时，单位时间从黑体单位面积上辐射出的总辐射能，称为总辐射度；斯特藩玻耳兹曼常量；T物体温度。式（2）中

4、黑体的热辐射定律正是红外测温技术的理论基础。如果在条件相同情况下，物体在同一波长范围内辐射的功率总是小于黑体的功率，即物体的单色辐出度 Pb（）小于黑体的单色黑度（），即实际物体接近黑体的程度。（）= P（T）/ Pb（T） （3）考虑到物体的单色黑度（）是不随波长变化的常数，即 （）=，称此物体为灰体。它是随不同物质而值不同，即使是同一种物质因其结构不同值也不同，只有黑体=1，而一般灰体0确定温度范围2确定目标尺寸3确定光学分辨率4确定波长范围5确定响应时间6信号处理功能7考虑环境条件8红外辐射测温仪的标定9操作使用6红外测微仪的应用红外测温仪具有非接触和快速测温的优点, 在工业、农业、医疗

5、和科学研究方面都有着广泛的用途。按其使用的途径可分为两大类首先是测量被测目标的表面温度其次是利用测量物体的热分布状况判断物体与热分布有关的其他性质的间接测量。举例如下：钢铁工业中使用的红外测温仪占总量的一半以上。炼钢、轧钢、浇铸、淬火时测量控制温度对提高产品的质量起着重要的作用。对炉壁和机械设备热故障的监测为延长使用寿命和安全保障提供依据。在机械加工中, 测量控制热处理部件的温度对产品质量起着关键的作用。在化学工业中, 化工设备都在高温高压下工作, 监测设备的热分布状况, 判断设备工作情况, 检测热篙道接口热损耗、热泄漏故障是十分有用的。在动力、电力业方面, 在运行及带电条件下检测动力设备、配

6、电设备、电缆、电器接头等温度的异常, 为设备的安全运行提供一定的保障。在建筑业中, 通过对建筑物墙壁、楼面、房顶热分布的检测确定它的绝热、裂漏隐患及缺陷的位置。确定工厂、建筑物热耗的管理。在农业方面, 土壤、植物表面温度的测量, 粮食、种子烘干过程中温度的测量, 农副产品如烟叶、茶叶加工过程中温度的监测, 中草药烘干、制药温度的监测。在科学研究方面, 由于红外测温仪的突出优点, 使得在特殊试验条件要求一能提供测温手段, 应用范围较广。总之，其应用范围很广，在就不一一列举，由此可见红外测温仪的用途很大，对工业，农业的发展有着重要的作用。7结语红外测温技术随着现代技术的发展日趋完善, 用途逐渐渗透

7、到各个领域。开发更新型的红外测温技术，完善红外测温仪的性能是时代发展的要求。基于黑体辐射原理的红外测温技术在现代化的发展起着越来越重要的作用，它的非接触测量，实现了遥测技术；不破坏被测温度场的均衡性； 光子作为信息载体，响应速度快；灵敏度高，比传统的传感器高1-4个数量级；频带宽，动态范围大；方便的和计算机连接，容易实现数字化，智能化； 安装方便，使用附件少，维护简单，提高了劳动生产力；非接触测量极大的提高了本产品的使用寿命，降低了生产成本；体积小、重量轻、价格不断低递降等优点使得它在其他的测温仪器中有越来越大的优势。参考文献1 李军，刘梅冬，曾亦可等.非接触式红外测温的研究J，2001.LI

8、 J，LIU M D，ZENG Y K，Research on Non-contact Infrared Temperature Measurement J， 2001.2 袁继俊供稿.红外测温仪J.YUAN J J，Infrared Thermometer J.3 曾强，舒芳誉，李清华.红外测温仪工作原理及误差分析J，2007.ZENG Q，SHU F Y，LI Q H，Principle And Error Analysis Of Infra-Red Temperature Measurement J,2007.4 张钦.红外测温仪的工作原理及检定数据处理方法探讨J，2008.ZHANG

9、Q，Working Principle of Infra - Red Thermometer and Discussion of the Method Verification Data Processing J,2008.5 曾强，舒芳誉，李清华.红外测温仪工作原理及应用J，2007.ZENG Q，SHU F Y，LI Q H，Principle and Application of Infra-Red Temperature Measurement J,2007.6 朱春才等.红外测温仪的一般原理及用途J.7 王致春等.红外测温仪的应用J.8 林瑶等.红外测温仪的正确选择及应用实例J.9 郑子伟.红外测温仪概述 J，2006.ZHENG Z W, Infra-red Thermometers OutlineJ,2006.10 中国科学院山西煤炭化学研究所等. 红外测温仪原理及其在应用中注意的问题J.11 晏敏，彭楚武，颜永红等.红外测温原理及误差分析 J，2006.YAN M，PENG C W,YAN Y H , Principle and Error Analysis of Infra-Red Temperature MeasurementJ,2006.12 杜文军，王中扬等.如何正确选择红外测温仪J，2002.6.13 王致春.我国应用红外测温仪概况J.