紅外熱成像系統(tǒng)的基本原理

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1、琳莽稱鈴鈴非琳莽鈴莽夔紅外熱像儀蜚莽.l洲夸.冬l八莽外舞非莽莽莽莽莽非莽莽紅外熱成像系統(tǒng)的基本原理華北電力試驗研究所程玉蘭【內(nèi)容提要】本文詳細闡述了紅外熱成像的基本原理,介紹了紅外熱成像探瀏波段的選擇和。,紅外熱成像僅的基本構(gòu)成同時從理論上分析了影響紅外熱成像系統(tǒng)瀏溫精度的。各種因素.1可繪出空間分辯率和溫度分辯率都、刁旨,一前口較好的設(shè)備溫度場的兩維圖形2.、它可自一定距離處提供非接觸非,世間萬物都會按其表面溫度自然地輻射干擾式的測量。3.它可,紅外線紅外熱成像系統(tǒng)正是利用紅外探測提供快速和實時的測量從而、,器光學成像物鏡和光機掃描系統(tǒng)在不接允許我們進行溫度瞬

2、態(tài)研究和大范圍設(shè)備的,快速觀察;觸的情況下接收物體表面的紅外輻射信號,.、。將該信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡笤俳?jīng)電子系統(tǒng)處4它具有全被動式全天候的特點,理傳至顯示屏上得到與景物表面熱分布相發(fā)展到目前的熱成像系統(tǒng)已是窄禁帶半“”。,、、、應(yīng)的實時熱圖像從而人類借助熱成導(dǎo)體技術(shù)精密光學機械微電子學特殊、像系統(tǒng)把景物的不可見熱圖像轉(zhuǎn)換為可見圖紅外工藝新型紅外光學材料與系統(tǒng)工程學。,,。的產(chǎn)物若從人類1800年現(xiàn)紅外輻射算起像使人類的視覺范圍擴展到了紅外譜段發(fā),由于熱成像系統(tǒng)探測的是目標自身發(fā)射至少經(jīng)歷了前人近兩個世記的探索與迫求“,?！臒彷椛渌晕矬w的熱圖像提供了有才有今天高度

3、發(fā)展的熱成像技術(shù)也只是,、,關(guān)物體自身狀態(tài)的重要信息它表明了物體到本世紀五十年代初六十年代中由于探。,表層的熱狀態(tài)對于涉及熱輻射的所有領(lǐng)域測器的改進和快速靈敏光子探測器(鍺摻汞“”。,、它是一種理想的無損檢測工具象X和銻化錮)的間世才導(dǎo)致試驗性原理性,。射線一樣能以不同于普通視覺感受的方式熱成像系統(tǒng)的誕生在以后的發(fā)展中遇到的、,提供信息一物體表面發(fā)射率和物體內(nèi)部容熱主要間題是可靠性價格及維修保管這在,。耗散的量度從而可揭示物體中尚未被察覺今天仍具有現(xiàn)實意義的或異常的狀態(tài)。,所以熱成像是用于勘查電熱成像設(shè)備是比較容易掌握的但由于、,力運行設(shè)備檢測過熱異常和溫度變化的

4、得利用熱成像儀測量溫度的誤差來源很多其。;,、力工具它具有如下特點中有屬于使用方面的如目標的輻射特性,目標尺寸及測量距離等也有熱成像儀本身二、紅外輻射。,的問題故要達到完善和正確地使用還需、、、、紅外輻射與物體溫度的關(guān)系要對輻射原理紅外光學紅外探測器特性、。大氣特性測溫原理等有較深入的了解,由于物質(zhì)分子熱運動的結(jié)果所有物體,。都發(fā)射電磁波見圖l,‘以f//////:/.波樁線無電/沙/光兄可外乞輩廠///外遠扛//外扛近/卜/0即卯妙好激懷司電磁波部分譜圖,“,任何物體只要它的溫度高于絕對零度紅外波的只有在300C時即近于白熾.“,,(一2了315C)就有一部分熱

5、能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛錈艚z的溫度其輻射能才包含足夠多的可見。,。.。能由于這種輻射是不同波長電磁波的混合光(04一07協(xié)m),,.,故輻射與物體溫度有關(guān)溫度不同輻射的波紅外輻射占07一100卯m的波長領(lǐng)域,。、、。長組成不同輻射能的大小也不同輻射能一般可被劃分為近中遠紅外三個區(qū)域,..量中有可見光及不可見的紅外線兩部分被近紅外07一25拼m,.物體吸收后轉(zhuǎn)化為熱能故又稱為熱輻射中紅外25一30件m。,能熱輻射就是物體溫度升高而發(fā)出的輻射遠紅外30一1000件m,也叫溫度輻射這是因為熱輻射的強度及光、。2幾個定義譜成分取決于輻射的溫度紅外輻射是肉眼不能直接觀察到的一種(1)黑

6、體能把投射到它上面的熱輻射能,,;射線是比可見光中最長波還要長的電磁波全部吸收的物體。其長波部分與無線電波中的微波相接像(2)白體能全部反射掉投射到它上面的其它形式的電磁輻射一樣遵循相同的物理定;熱輻射能的物體,,、、、律以光速傳播可被吸收散射反射(3)透明體能透過全部熱輻射能的物體,、,,折射衍射和偏振它可由普朗克輻射定律(4)灰體既能吸收也能反射熱輻射的。。描述物體,,,物體的溫度在千度以下的其熱輻射中根據(jù)基爾霍夫定律黑體既能完全吸收。,最強的波均為紅外輻射當物體溫度達到300因而也就極大輻射所以黑體的輻射就表示。,,C時這些熱輻射中最強的波波長為5件m了一個

7、物體在任何波長和已知溫度下它能輻0。。即在紅外區(qū);到s00C左右才會出現(xiàn)褐色射的最大功率黑體的總發(fā)射能量W由斯O,輝光;即使當溫度達so0C時此時輻射已娣芬一波爾茲曼定律表示為,“”ba。4有足夠的可見光而形成自發(fā)光呈現(xiàn)赤熱W=T,。S一一一全狀態(tài)但它絕大部分的發(fā)射能量仍是屬于式中a=57x10一Wm一“K。T一一黑體絕對溫度8一14件m段?！?輻射率紅外熱成像系統(tǒng)正是利用從物體放出的,這就熱輻射能來測定其溫度的要求物體有百,分之百的輻射能力即只有黑體才能被用l五。于準確測溫而自然界中真正的黑體是不存,、曰在的在工程上遇到的固體液體等實體都,圖2(距離30。)。,

8、大氣傳導(dǎo)率