紅外測溫儀工作原理及應(yīng)用

紅外測溫儀工作原理及應(yīng)用紅外測溫儀工作原理及應(yīng)用10/16紅外測溫儀工作原理及應(yīng)用

概述紅外測溫技術(shù)在生產(chǎn)過程中，在產(chǎn)品質(zhì)量掌握和監(jiān)測，設(shè)備在線故障診斷和安全保護以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了著重要作用。近20年來，非接觸紅外測溫儀在技術(shù)上得到快速進展，性能不斷完善，功能不斷增加，品種不斷增多，適用范圍也不斷擴大，市場占有率逐年增長。比起接觸式測溫方法，紅外測溫有著響應(yīng)時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優(yōu)點。非接要的。測技術(shù)，它集光電成像技術(shù)、計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)于一身，通過接收物體發(fā)出的紅外線(紅外輻射)，將其熱像顯示在熒光屏上，從而準確推斷物體外表的溫度分布狀況，具有準確、實時、快速的分布，從而推斷設(shè)備發(fā)熱狀況。目前應(yīng)用紅外診技術(shù)的測試設(shè)備比較多，如紅外測溫儀、紅外熱電外部的發(fā)熱狀況，牢靠性高，對覺察設(shè)備隱患格外有效。修理(預(yù)防試驗是50特別是現(xiàn)在大機組、超高電壓的進展，對電力系統(tǒng)的牢靠運行，關(guān)系到電網(wǎng)的穩(wěn)定，提出了越來越高接觸、不取樣、不解體，又具有準確、快速、直觀等特點，實時地在線監(jiān)測和診斷電氣設(shè)備大多數(shù)故70年月后期普遍的一種很好手段，又能使修理水平和設(shè)備的安康水平上一個臺階。的溫度值，據(jù)此對各種外部及內(nèi)部故障進展診斷，具有實時、遙測、直觀和定量測溫等優(yōu)點，用來檢測發(fā)電廠、變電所和輸電線路的運轉(zhuǎn)設(shè)備和帶電設(shè)備格外便利、有效。測設(shè)備性能和把握其運行狀態(tài)的一項技術(shù)。及傳統(tǒng)的測溫方式(如熱電偶、不同熔點的蠟片等放置在被測物外表或體內(nèi))相比，熱像儀可在肯定距離內(nèi)實時、定量、在線檢測發(fā)熱點的溫度，通過掃描，還可以繪出設(shè)備在運行中的溫度梯度熱像圖，而且靈敏度高，不受電磁場干擾，便于現(xiàn)場使用。它可以在-20℃～2023℃的寬量程內(nèi)以0.05℃線夾發(fā)熱，以及電氣設(shè)備中的局部過熱點等等。備外表發(fā)出的紅外輻射信息，進而推斷設(shè)備狀況和缺陷性質(zhì)的一門綜合技術(shù)。紅外根底理論1672年，人們覺察太陽光〔白光〕是由各種顏色的光復(fù)合而成，同時，牛頓做出了單色光在性質(zhì)上比白色光更簡潔的著名結(jié)論。使用分光棱鏡就把太陽光〔白光〕分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等各色單色光。1800年，英國物理學(xué)家F.W.赫胥爾從熱的觀點來爭論各種色光時，覺察了紅外線。四周環(huán)境溫度。試驗中，他偶然覺察一個驚異的現(xiàn)象：放在光帶紅光外的一支溫度計，比室內(nèi)其他溫度的批示數(shù)值高。經(jīng)過反復(fù)試驗，這個所謂熱量最多的高溫區(qū)，總是位于光帶最邊緣處紅光的外面。于是他宣布太陽發(fā)出的輻射中除可見光線外，還有一種人眼看不見的“熱線”，這種看不見的“熱線”位于紅色光外側(cè)，叫做紅外線。紅外線是一種電磁波，具有及無線電涉及可見光一樣的本質(zhì)，紅外路。紅外線的波長在0.76～100μm之間，按波長的范圍可分為近紅外、中紅外、遠紅外、極遠紅外四類，最為廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會產(chǎn)生自身的分子和原子無規(guī)章的運動，并不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運動愈猛烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。分布，經(jīng)電子系統(tǒng)處理，傳至顯示屏上，得到及物體外表熱分布相應(yīng)的熱像圖。運用這一方法，便能實現(xiàn)對目標進展遠距離熱狀態(tài)圖像成像和測溫并進展分析推斷。熱像儀原理〔目前先進的焦平面技術(shù)則省去了光機掃描系統(tǒng)探測器之間，有一個光機掃描機構(gòu)〔焦平面熱像儀無此機構(gòu)〕對被測物體的紅外熱像進展掃描，并聚物體各局部紅外輻射的熱像分布圖由于信號格外弱，及可見光圖像相比，缺少層次和立體感，因此，功能，如圖像亮度、比照度的掌握，實標校正，偽顏色描繪等技術(shù)熱像儀的進展1800年，英國物理學(xué)家F.W.赫胥爾覺察了紅外線，從今開拓了人類應(yīng)用紅外技術(shù)的寬闊道路。在其次為紅外技術(shù)的進展奠定了根底?！睩LIR〕，它是利用光學(xué)機械系統(tǒng)對被測目標的紅外輻射掃描。，才開頭消滅高速掃描及實時顯示目標熱圖像的系統(tǒng)。六十年月早期，瑞典AGA測溫的功能，稱之為紅外熱像儀。用很大，儀器的本錢也很高。以后考慮到在工業(yè)生產(chǎn)進展中的有用性，結(jié)合工業(yè)紅外探測的特點，采進展到民用領(lǐng)域。六十年月中期，AGA公司研制出第一套工業(yè)用的實時成像系統(tǒng)〔THV〕，該系統(tǒng)由液氮致冷，110V電源電壓供電，重約35公斤，因此使用中便攜性很差，經(jīng)過對儀器的幾代改進，1986年研制的紅外熱像儀已無需液氮或高壓氣，而以熱電方式致冷，可用電池供電；1988年推出的全功能熱像儀，將溫度的測量、修改、分析、圖像采集、存儲合于一體，重量小于7公斤，儀器的功能、精度和牢靠性都得到了顯著的提高。FSI〔FPA〔將上述信息存儲到機內(nèi)的PC卡上，即完成全部操作，各種參數(shù)的設(shè)定可回到室內(nèi)用軟件進展修改和分析數(shù)據(jù)，最終直接得出檢測報告，由于技術(shù)的改進和構(gòu)造的轉(zhuǎn)變，取代了簡單的機械掃描，儀器重量已小于二公斤，使用中如同手持攝像機一樣，單手即可便利地操作。如今，紅外熱成像系統(tǒng)已經(jīng)在電力、消防、石化以及醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。紅外熱像儀在世界經(jīng)濟的進展中正發(fā)揮著舉足輕重的作用。熱像儀分類〔元數(shù)有8、10、16、23、48、55、60、120、180甚至更多〕光電導(dǎo)或光伏紅外探測器，用單元探測器時速度慢，主要是幀幅響應(yīng)的時間不夠快，多元陣列探測器可做成高速實時熱像儀。非掃描成像的熱像儀，如目標的整個視野都聚焦在上面，并且圖像更加清楚，使用更加便利，儀器格外小巧輕松，同時具有自動調(diào)焦圖像凍結(jié)，連續(xù)放大，點溫、線溫、等溫順語音注釋圖像等功能，儀器承受PC卡，存儲容量可500紅外熱電視是紅外熱像儀的一種。紅外熱電視是通過熱釋電攝像管〔PEV〕承受被測目標物體的外表視的光鍵器件，它是一種實時成像，寬譜成像〔對3～5μm及8～14μm有較好的頻率響應(yīng)〕具有中的。熱像儀的主要參數(shù)有：工作波段；工作波段是指紅外熱像儀中所選擇的紅外探測器的響應(yīng)波長區(qū)域，一般是3～5μm8～12μm。探測器類型；探測器類型是指使用的一種紅外器件。是承受單元或多元〔元數(shù)8、10、16、23、485560120180等〔PbS〕〔PnSe〕、碲化銦〔InSb〕、碲鎘汞〔HgCdTe〕、碲錫鉛〔PbSnTe〕、鍺摻雜〔Ge：X〕和硅摻雜〔Si：X〕等。掃描制式；一般為我國標準電視制式，PAL制式。顯示方式；指屏幕顯示是黑白顯示還是偽彩顯示。溫度測定范圍；指測定溫度的最低限及最高限的溫度值的范圍。測溫準確度；指紅外熱像儀測溫的最大誤差及儀器量程之比的百分數(shù)。最大工作時間；紅外熱像儀允許連續(xù)的工作時間。紅外測溫紅外測溫儀器的種類紅外測溫儀器主要有3種類型：紅外熱像儀、紅外熱電視、紅外測溫儀〔點溫儀〕。60年月我國研制成功第一臺紅外測溫儀，1990西光IRT－1200D型、HCW－Ⅲ型、HCW－Ⅴ型；YHCW－9400型；WHD4015型〔雙瞄準，目標D40mm15m〕、WFHX330〔D50mm30m〕PM－20、30、40、50、HAS－201測溫儀；瑞典AGA公司TPT20、30、40、50等也有較廣泛的應(yīng)用。DL－500E可以應(yīng)用于110～500kV變電設(shè)備上，圖像清楚，溫度準確。紅外熱像儀，主要有日本TVS－2023、TVS－100，PM－250，瑞典AGA－THV510、550、570。近期，國產(chǎn)紅外熱像儀在昆明研制成功，實現(xiàn)了國產(chǎn)化。紅外測溫儀工作原理如溫度、氣氛、污染和干擾等因素對性能指標的影響及修正方法。的測量，便能準確地測定它的外表溫度，這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀根底。黑體輻射定律：黑體是一種抱負化的輻射體，它吸取全部波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其外表的放射率為1。應(yīng)當(dāng)指出，自然界中并不存在真正的黑體，但是為了弄清和獲得紅外輻射分布黑體輻射定律。和小于1影響放射率的主要因紗在：材料種類、外表粗糙度、理化構(gòu)造和材料厚度等。比成比例。紅外系統(tǒng)：紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等局部組成。光算法和目標放射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標的溫度值。紅外測溫儀性能采集的能量信息輸送到微處理器中進展處理，然后轉(zhuǎn)換成溫度讀數(shù)顯示。在帶激光瞄準器的型號中，1。測溫范圍-32℃--400℃顯示分辯率0.1℃(<199.1℃時)23℃時±1%0--50℃23℃時±130℃時10—95%500ms9V7-18micron137×41×196mmHave270g放射率0.95Preset防水依據(jù)消防部隊要求特別制作1〔spotsize〕就是測溫儀測量點的面積。您距離目標越遠，光點尺寸就越大。右圖所示為距離及光點尺寸的比率，或稱D：S。在激光瞄準器型測溫儀上，激光點在目標中心的上方，有12mm〔0.47英寸〕的偏置距離。測量距離及光點尺寸在定測量距離時，應(yīng)確保目標直徑等于或大于受測的光點尺寸。右圖所標示的“1號物體”〔object1〕及測量儀之間的距離正，由于目標比被測光點尺寸略大一些。而“2號物體”距離太遠，由于目標小于受測的光點尺寸，即測溫儀同在測量背景物體，從而降低了讀數(shù)的準確性。紅外測溫儀正確選擇選擇紅外測溫儀可分為3個方面：性能指標方面，如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、窗口、顯示和輸出、響應(yīng)時間、保護附件等；環(huán)境和工作條件方面，如環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護附件等；其他選擇方面，如使用便利、修理和校準性能以及價格等，也對測溫儀的選擇產(chǎn)生肯定的影響。選擇余地。其他選擇方面，如使用便利、修理和校準性能以及價格等。在選擇測溫儀型號時應(yīng)首先確器型號；在諸多能夠滿足上述要求的型號中選擇出在性能、功能和價格方面的最正確搭配。確定測溫范圍Raytek〔雷泰產(chǎn)品掩蓋范圍為-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范圍。因此，用戶的被測溫度范圍肯定要考慮準確、周全，既不要過窄，也不要過寬。依據(jù)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放射率誤差所引起的輻射能量的變化，因此，測溫時應(yīng)盡量選用短波較好。一般來說，測溫范圍越窄，監(jiān)控溫度的輸出信號區(qū)分率越高，精度牢靠性簡潔解決。測溫范圍過寬，會降低測溫精度。例如，假設(shè)被測目標溫度為1000攝氏度，首先確定在線式還是便攜式，假設(shè)是便攜式。滿足這一溫度的型號很多，如3iLR3，3i2M，3i1M。假設(shè)測量精度是主要的，最好選用2M或1M型號的，由于假設(shè)選用3iLR型，其測溫范圍很寬，則高溫測量性能便差10003iLR3。確定目標尺寸紅外測溫儀依據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀〔輻射比色測溫儀〕。對于單色測溫儀，在進展測溫時，被測目標面積應(yīng)布滿測溫儀視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。假設(shè)目標尺寸小于視場，背景輻射能量就會進入測溫儀的視聲符支干擾測溫讀數(shù)，造成誤差。相反，假設(shè)目標大于立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。因此當(dāng)被測目標很小，不布滿視場，測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋，對輻射能量有衰減時，都不對測量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。對于細小而又處于運動或震驚之中的目標，比色測溫儀是最正確選擇。這是由于光線直徑小，有柔性，可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量。對于Raytek〔雷泰〕雙色測溫儀，其溫度是由兩個獨立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。因此當(dāng)被測目標很小，沒有布滿現(xiàn)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(jié)果產(chǎn)生影響。甚至在能量衰減了95%的狀況下，仍能保證要求的測溫精度。對于目標細小，又處于運動或振動之中的目標；有時在視場內(nèi)運動，或可能局部移出視場的目標，在此條件下，使用雙色測雙色光纖測溫儀是最正確選擇。這是由于其直徑小，有柔性，可以在彎曲、阻擋和折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。確定距離系數(shù)〔光學(xué)區(qū)分率〕距離系數(shù)由D：S之比確定，即測溫儀探頭到目標之間的距離D及被測目標直徑之比。假設(shè)測溫儀由于環(huán)境條件限制必需安裝在遠離目標之處，而又要測量小的目標，就應(yīng)選擇高光學(xué)區(qū)分率的測溫儀。光學(xué)區(qū)分率越高，即增大D：S比值，測溫儀的本錢也越高。Raytek紅外測溫儀D：S的范圍從2：1〔低距離系數(shù)〕到高于300：1〔高距離系數(shù)〕。假設(shè)測溫儀遠離目標，而目標又小，就應(yīng)選擇高距離光斑都會增大。存在兩個距離系數(shù)。因此，為了能在接近和遠離焦點的距離上準確測溫，被測目標尺寸D：S，接收的能量就削減，如不增大接收口徑，距離系數(shù)D：S很難做大，這就要增加儀器本錢。確定波長范圍射率。在高溫區(qū)，測量金屬材料的最正確波長是近紅外，可選用0.8～1.0μm。其他溫區(qū)可選用1.6μm,2.2μm和3.9μm材料應(yīng)選擇特別的波長。如測量玻璃內(nèi)部溫度選用1.0μm，2.2μm和3.9μm〔被測玻璃要很厚，否則會透過〕波長；測玻璃外表溫度選用5.0μm；測低溫區(qū)選用8～14μm為宜。如測量聚乙烯塑料薄3.43μm，聚酯類選用4.3μm7.9μm，厚度超過0.4mm的選用8-14μm。如測火焰中的CO4.64μm，NO24.47μm。確定響應(yīng)時間響應(yīng)時間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反響速度，定義為到達最終讀數(shù)的95%能量所需要時間，雷泰〕型紅外測溫儀響應(yīng)時間可達1ms。這要比接觸式測溫方法快得多。假設(shè)目標的運動速度很快或測量快速加熱的目標時，要選用快速響應(yīng)紅外測溫儀，否則達不到足夠的信號響應(yīng)，會降