紅(hong)外(wai)測溫儀(yi)工(gong)作原理(li)

紅(hong)外(wai)測溫儀(yi)工(gong)作原理(li)

　  紅(hong)外(wai)測溫儀(yi)是由(you)光學(xue)系(xi)統、光電探測器(qi)、信(xin)號放大(da)器(qi)及信(xin)號處理(li)、顯(xian)示(shi)輸(shu)出等(deng)部分組(zu)成。光學(xue)系(xi)統匯(hui)聚(ju)其視(shi)場內的(de)目(mu)標紅(hong)外(wai)輻射(she)能量，視場距(ju)離的大小由(you)測溫儀(yi)的光學(xue)零(ling)件(jian)及其位(wei)置(zhi)確(que)定(ding)。紅(hong)外(wai)能量聚焦(jiao)在(zai)光電探測器(qi)上(shang)並(bing)轉變(bian)為相(xiang)應的(de)電信(xin)號，該信(xin)號經過放大器(qi)和信(xin)號處理(li)電路(lu)，並按(an)照儀(yi)器內療(liao)的(de)算(suan)法(fa)和與(yu)目標發(fa)射(she)率校正後從而(er)轉(zhuan)變(bian)為被(bei)測(ce)目標的(de)溫度值。
　　
　　紅(hong)外(wai)測溫儀(yi)工(gong)作原理(li)
　　
　　紅(hong)外(wai)測溫儀(yi)是由(you)光學(xue)系(xi)統、光電探測器(qi)、信(xin)號放大(da)器(qi)及信(xin)號處理(li)、顯(xian)示(shi)輸(shu)出等(deng)部分組(zu)成。光學(xue)系(xi)統匯(hui)聚(ju)其視(shi)場內的(de)目(mu)標紅(hong)外(wai)輻射(she)能量，視場距(ju)離的大小由(you)測溫儀(yi)的光學(xue)零(ling)件(jian)及其位(wei)置(zhi)確(que)定(ding)。紅(hong)外(wai)能量聚焦(jiao)在(zai)光電探測器(qi)上(shang)並(bing)轉變(bian)為相(xiang)應的(de)電信(xin)號，該信(xin)號經過放大器(qi)和信(xin)號處理(li)電路(lu)，並按(an)照儀(yi)器內療(liao)的(de)算(suan)法(fa)和與(yu)目標發(fa)射(she)率校正後從而(er)轉(zhuan)變(bian)為被(bei)測(ce)目標的(de)溫度值。
　　
　　在(zai)自然界(jie)中(zhong)，壹(yi)切溫度高於零度的物(wu)體都(dou)在(zai)不停(ting)地(di)向周圍空間發出紅(hong)外(wai)輻射(she)能量。物體的(de)紅(hong)外(wai)輻射(she)能量的大(da)小及其按(an)波(bo)長(chang)的(de)分(fen)布(bu)——與(yu)物體的(de)表(biao)面溫度有著(zhe)十(shi)分(fen)密切的關(guan)系。因此(ci)，通(tong)過對物體自身(shen)輻射(she)的紅(hong)外(wai)能量的測(ce)量，便能(neng)準(zhun)確(que)地(di)測(ce)定(ding)物(wu)體的(de)表(biao)面溫度，這就是紅(hong)外(wai)輻射(she)測溫所依據(ju)的(de)客觀(guan)基(ji)礎(chu)。
　　
　　黑(hei)體是(shi)壹(yi)種理(li)想化(hua)的(de)輻(fu)射(she)體，它(ta)吸(xi)收所有(you)波(bo)長(chang)的(de)輻(fu)射(she)能量，沒(mei)有能量的反(fan)射(she)和透(tou)過，其表面(mian)的發(fa)射(she)率為1。但是，自然界(jie)中(zhong)存在(zai)的(de)實(shi)際物(wu)體，幾(ji)乎(hu)都(dou)不是(shi)黑(hei)體，為了(le)弄清(qing)和獲(huo)得紅(hong)外(wai)輻射(she)分布(bu)規(gui)律(lv)，在理(li)論(lun)研(yan)究中(zhong)必須選(xuan)擇合(he)適(shi)的(de)模型(xing)，這就是普朗克(ke)提(ti)出(chu)的(de)體腔(qiang)輻(fu)射(she)的量子(zi)化(hua)振子(zi)模型(xing)，從(cong)而導(dao)出了普(pu)朗(lang)克(ke)黑(hei)體輻(fu)射(she)的定(ding)律(lv)，即(ji)以(yi)波(bo)長(chang)表(biao)示(shi)的(de)黑(hei)體光譜(pu)輻(fu)射(she)度，這是壹(yi)切紅(hong)外(wai)輻射(she)理(li)論(lun)的(de)出發點，故(gu)稱(cheng)黑(hei)體輻(fu)射(she)定律(lv)。所有(you)實(shi)際物(wu)體的(de)輻(fu)射(she)量除依賴於輻射(she)波(bo)長(chang)及物體的(de)溫度之外，還與構(gou)成物體的(de)材(cai)料(liao)種(zhong)類、制備方(fang)法、熱過程以(yi)及表面(mian)狀(zhuang)態(tai)和環(huan)境條(tiao)件(jian)等(deng)因素有關(guan)。因此(ci)，為使黑(hei)體輻(fu)射(she)定律(lv)適(shi)用於所有(you)實(shi)際物(wu)體，必須引入(ru)壹(yi)個(ge)與(yu)材料(liao)性(xing)質及表面(mian)狀(zhuang)態(tai)有(you)關的(de)比(bi)例系(xi)數(shu)，即(ji)發(fa)射(she)率。該(gai)系(xi)數(shu)表(biao)示(shi)實(shi)際物(wu)體的(de)熱輻射(she)與黑(hei)體輻(fu)射(she)的接近(jin)程度，其值(zhi)在零和小於1的數(shu)值(zhi)之間。根據(ju)輻(fu)射(she)定律(lv)，只要知(zhi)道(dao)了材(cai)料(liao)的(de)發(fa)射(she)率，就知道了任何物(wu)體的(de)紅(hong)外(wai)輻射(she)特性(xing)。影響發射(she)率的(de)主要因紗(sha)在(zai)：材(cai)料(liao)種(zhong)類、表面粗糙(cao)度、理(li)化(hua)結(jie)構(gou)和材(cai)料(liao)厚(hou)度等(deng)。
　　
　　當(dang)用紅(hong)外(wai)測溫儀(yi)測量目標的(de)溫度時(shi)首(shou)先要測(ce)量出目(mu)標在(zai)其(qi)波(bo)段(duan)範圍內的(de)紅(hong)外(wai)輻射(she)量，然後由(you)測溫儀(yi)計算(suan)出(chu)被(bei)測(ce)目標的(de)溫度。單色(se)測溫儀(yi)與波(bo)段(duan)內的(de)輻(fu)射(she)量成比例(li);雙(shuang)色測溫儀(yi)與兩(liang)個(ge)波(bo)段(duan)的(de)輻(fu)射(she)量之比成比例(li)。
　　
　　紅(hong)外(wai)測溫儀(yi)的系(xi)統組(zu)成
　　
　　紅(hong)外(wai)測溫儀(yi)采用逐(zhu)點分析的方(fang)式(shi)，即(ji)把(ba)物(wu)體壹(yi)個(ge)局部區域的(de)熱輻射(she)聚焦(jiao)在(zai)單(dan)個(ge)探(tan)測器上，並(bing)通(tong)過已(yi)知物(wu)體的(de)發(fa)射(she)率，將(jiang)輻(fu)射(she)功率(lv)轉(zhuan)化(hua)為溫度。由(you)於被(bei)檢(jian)測的對(dui)象(xiang)、測量範圍和使用場合(he)不(bu)同(tong)，紅(hong)外(wai)測溫儀(yi)的外(wai)觀(guan)設(she)計和內部(bu)結(jie)構(gou)不盡相(xiang)同(tong)，但基本(ben)結(jie)構(gou)大體相(xiang)似(si)，主要包括(kuo)光學(xue)系(xi)統、光電探測器(qi)、信(xin)號放大(da)器(qi)及信(xin)號處理(li)、顯(xian)示(shi)輸(shu)出等(deng)部分組(zu)成，其基(ji)本(ben)結(jie)構(gou)如圖(tu)所示(shi)。
　　
　　當(dang)輻(fu)射(she)體發(fa)出(chu)的紅(hong)外(wai)輻射(she)，進入(ru)紅(hong)外(wai)測溫儀(yi)的光學(xue)系(xi)統，經調(tiao)制器把(ba)紅(hong)外(wai)輻射(she)調制成交變(bian)輻(fu)射(she)，由(you)探測器(qi)轉(zhuan)變(bian)成為相(xiang)應的(de)電信(xin)號，該信(xin)號經過放大器(qi)和信(xin)號處理(li)電路(lu)，並按(an)照儀(yi)器內的(de)算(suan)法(fa)和目(mu)標發(fa)射(she)率校正後轉變(bian)為被(bei)測(ce)目標的(de)溫度值。