紅外線溫度計原理 相關
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- 紅外線溫度計的原理 紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。 在光學系統視場內的目標紅外輻射能量被匯集，視場的大小根據測溫儀的光學零件及其位置確定。 紅外能量在光電探測器上聚焦而且轉變為相應的電信號。
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紅外線溫度計 ，常分為 固定式測溫儀 與 手持式測溫槍 （例如額溫槍），是一種使用偵測物體表面的 紅外線 強度、波長，進而達成 溫度 測量的 溫度計 。 因為紅外線強度越大、波長越短代表溫度越高，所以可以使用紅外線測量溫度，測量範圍一般在400 ℃以內，最高可達3000℃，測量誤差在 1～3% 之間 [1] 。 紅外線溫度計常備有雷射指引 [2] ，幫助用戶確定測量區域。 原理 [ 編輯] 將被測物體輻射出的紅外線用透鏡聚集於檢測器上，經過計算紅外線的強度與波長，顯示為溫度讀數 [1] 。 優點 [ 編輯] 不用直接接觸待測物。 可測量高溫。 反應時間快。 支援多種訊號輸出 [2] 。 缺點 [ 編輯] 需要針對不同的被測物體設定不同的物體紅外發射率 [3] 。 容易受到物體表面反射的影響。
- 概觀
- 基本介紹
- 發現
- 原理
- 黑體輻射定律
- 選擇
- 標定
- 套用
- 主要技術參數
在自然界中，一切溫度高於絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布 —— 與它的表面溫度有著十分密切的關係。因此，通過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基礎。
紅外光也叫紅外線，它是一位英國科學家發現的。1800年，赫胥爾在研究太陽光時，讓光通過稜鏡分解為彩色光帶，他用溫度計去測量光帶中不同顏色所含的熱量。試驗中，他偶然發現一個奇怪的現象：放在光帶紅光外的一支溫度計，比室內其他溫度的指示數值高。經過反覆試驗，這個所謂熱量最多的高溫區，總是位於光帶最邊緣處紅光的外面。於是他宣布太陽發出的輻射中除可見光線外，還有一種人眼看不見的“熱線”，這種人的肉眼看不見的“熱線”位於紅色光外側，叫做紅外線。(不過，要說明的是，事實上太陽發出的能量以波長580nm的綠光最強。)
紅外線是一種電磁波，具有與無線電波及可見光一樣的本質。紅外線的波長在0.76～100μm之間，位於無線電波與可見光之間。任何物體，只要它的溫度比零下273.15度高，就無一例外地發射出紅外線。
在自然界中，一切溫度高於絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布 —— 與它的表面溫度有著十分密切的關係。因此，通過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基礎。
紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上並轉變為相應的電信號。該信號經過放大器和信號處理電路，並按照儀器內療的算法和目標發射率校正後轉變為被測目標的溫度值。除此之外，還應考慮目標和測溫儀所在的環境條件，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。
黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其表面的發射率為1。應該指出，自然界中並不存在真正的黑體，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，即以波長表示的黑體光譜輻射度，這是一切紅外輻射理論的出發點，故稱黑體輻射定律。
物體發射率對輻射測溫的影響：自然界中存在的實際物體，幾乎都不是黑體。所有實際物體的輻射量除依賴於輻射波長及物體的溫度之外，還與構成物體的材料種類、製備方法、熱過程以及表面狀態和環境條件等因素有關。因此，為使黑體輻射定律適用於所有實際物體，必須引入一個與材料性質及表面狀態有關的比例係數，即發射率。該係數表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小於1的數值之間。根據輻射定律，只要知道了材料的發射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。
影響發射率的主要因素：材料種類、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首先要測量出目標在其波段範圍內的紅外輻射量，然後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；雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。
介紹
可分為三個方面： 性能指標方面,如溫度範圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、回響時間等;環境和工作條件方面,如環境溫度、視窗、顯示和輸出、保護附屬檔案等;其他選擇方面,如使用方便、維修和校準性能以及價格等,也對測溫儀的選擇產生一定的影響。隨著技術和不斷發展,紅外測溫儀最佳設計和新進展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器,擴大了選擇餘地。
測溫範圍
測溫範圍是測溫儀最重要的一個性能指標。如INFR(紅外時代）、Raytek(雷泰)產品覆蓋範圍為-50℃-+3000℃,但這不能由一種型號的紅外測溫儀來完成。每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫範圍。因此,用戶的被測溫度範圍一定要考慮準確、周全,既不要過窄,也不要過寬。根據黑體輻射定律,在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,測溫時應儘量選用短波較好。一般來說，測溫範圍越窄，監控溫度的輸出信號解析度越高，精度可靠性容易解決。測溫範圍過寬，會降低測溫精度。例如，如果被測目標溫度為1000℃，首先確定線上式還是攜帶型，如果是攜帶型。滿足這一溫度的型號很多，如Ti315，Ti213等。
目標尺寸
紅外測溫儀根據原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀(輻射比色測溫儀)。對於單色測溫儀,在進行測溫時,被測目標面積應充滿測溫儀視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小於視場,背景輻射能量就會進入測溫儀的視聲符支幹擾測溫讀數,造成誤差。相反,如果目標大於測溫儀的視場,測溫儀就不會受到測量區域外面的背景影響。 對於雙色測溫儀,其溫度是由兩個獨立的波長帶內輻射能量的比值來確定的。因此當被測目標很小,沒有充滿現場,測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時,都不會對測量結果產生影響。甚至在能量衰減了95%的情況下,仍能保證要求的測溫精度。對於目標細小,又處於運動或振動之中的目標;有時在視場內運動,或可能部分移出視場的目標,在此條件下,使用雙色測溫儀是最佳選擇。如果測溫儀和目標之間不可能直接瞄準,測量通道彎曲、狹小、受阻等情況下,雙色光纖測溫儀是最佳選擇。這是由於其直徑小,有柔性,可以在彎曲、阻擋和摺疊的通道上傳輸光輻射能量,因此可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標。
紅外測溫儀必須經過標定才能使它正確地顯示出被測目標的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現測溫超差，則需退回廠家或維修中心重新標定。紅外測溫儀的標定一般選用腔體式的，發射率高於0.99的黑體爐。
紅外測溫技術在生產過程中，在產品質量控制和監測，設備線上故障診斷和安全保護以及節約能源等方面發揮了著重要作用。近20年來，非接觸紅外測溫儀在技術上得到迅速發展，性能不斷完善，功能不斷增強，品種不斷增多，適用範圍也不斷擴大，市場占有率逐年增長。國產的品牌主要有INFR(紅外時代），光盛等，進口的有雷泰，歐普士等，國產的優勢在與性價比高，相對進口的價格低，售後方便快捷。比起接觸式測溫方法，紅外測溫有著回響時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優點。非接觸紅外測溫儀包括攜帶型、線上式和掃描式三大系列，並備有各種選件和計算機軟體，每一系列中又有各種型號及規格。在不同規格的各種型號測溫儀中，正確選擇紅外測溫儀型號對用戶來說是十分重要的。
非接觸紅外測溫儀和傳統的接觸類測溫儀有何不同.
紅外測溫儀的主要參數有距離係數，測溫範圍，測量精度，回響波長，瞄準方式等。如下圖：
基本設計原理包括透過鏡片上聚焦的紅外能量對探測器，經補償的周圍溫度變異後, 轉換能量成一個電子信號, 以溫度單位被顯示出來。這種配置可從遠方, 不需接觸被測物體來測量溫度。同樣地，紅外溫度計是多用於下述的情況來測量溫度, 如不可能使用熱電偶 thermocouples的地方, 或其他探針類型感溫器sensor所無法接觸的場所, 或是由於各種原因而無法準確量測溫度的數據。 一些典型的情況是被測物是移動的; 或現場環境,量測物體溫度是經由一個電磁場圍圍，或在感應加熱; 或那裡的控制環境是真空的, 或其他應用在需要一個快速的反應結果, 那麼紅外線是最適當不過了。 註 : 請參考下列應用需知. 紅外溫度計可以被廣泛地用於各式各樣的溫度監測功能。舉個例子提供讀者參考, 如下：
原理. 優點. 缺点. 注意事项. 参见. 参考资料. 紅外線溫度計. 紅外線測溫槍. 紅外線溫度計 ，常分為 固定式測溫儀 與 手持式測溫槍 （例如额温枪），是一种使用偵測物體表面的 紅外線 強度、波長，進而達成 溫度 測量的 温度计 。 因为紅外線強度越大、波長越短代表温度越高，所以可以使用红外线测量温度，测量范围一般在400 ℃以内，最高可达3000℃，测量误差在 1～3% 之間 [1] 。 紅外線溫度計常備有雷射指引 [2] ，幫助用戶確定測量區域。 原理. 將被测物體輻射出的紅外線用透鏡聚集於檢測器上，經過計算紅外線的強度與波長，顯示為溫度讀數 [1] 。 優點. 不用直接接觸待測物。 可測量高溫。 反應時間快。 支援多種訊號輸出 [2] 。 缺点.
紅外線溫度計原理. 1. 1800年人類發現紅外線輻射，二次大戰後，應用紅外線與表面溫度的關係製成溫度計的研究與商品，大量湧現. 2. 紅外線溫度計，靠著吸收物體所發射出來的紅外線測溫；. 紅外線溫度計測溫時不發射紅外線. 3. 所有物體在絕對溫度(-273℃)以上 ...
基本介紹. 中文名 ：紅外線溫度計. 外文名 ： infrared thermometer. 套用學科 ：物理. 適用領域範圍 ：測量. 產品特點,技術特點,基礎理論,熱像儀原理,熱像儀發展,熱像儀分類,儀器分類,測量光點,選購事項, 紅外測溫技術在生產過程中，在產品質量控制和監測，設備線上 故障診斷 和安全保護以及節約能源等方面發揮了著重要作用。 近20年來，非接觸 紅外測溫儀 在技術上得到迅速發展，性能不斷完善，功能不斷增強，品種不斷增多，適用範圍也不斷擴大，市場占有率逐年增長。 比起接觸式測溫方法，紅外測溫有著回響時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優點。 非接觸 紅外測溫儀 包括攜帶型、線上式和掃描式三大系列，並備有各種選件和計算機軟體，每一系列中又有各種型號及規格。
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