红外测温工作原理

1、红外测温原理与选型红外测温原理与选型 上海皇龙自动化工程有限公司上海皇龙自动化工程有限公司13482297687 吕江明吕江明 可见光 紫外光紫外光红外光红外光X-射线射线 Gamma Rays 无线电波无线电波 EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF 0.1A1A1UA100A0.11101001cm0.1cm10cm1m100m 1km10km 100km 波长 10m 30 201510864321.510.80.60.4 波长 (um) 常用红外光谱范围 123456 7 8 9 10 11 12 13 14 1500C 1000C 542

2、C 260C 20C 不同温度的不同温度的辐射辐射曲线永不会相交曲线永不会相交 随温度增加，辐射能量增大而峰值波长减小随温度增加，辐射能量增大而峰值波长减小 波长与温度成反比波长与温度成反比 红外能量（温度红外能量（温度/热像）热像） 波长（微米）波长（微米） 102 101 1 10-1 10-2 10-3 10-4 0 随发射率变化随发射率变化 (非灰体非灰体) = 0.9 (灰体灰体) 相对能量相对能量 波长波长 (微米微米) = 1.0 (黑体黑体) 发射率发射率为物体的辐射度与和与该物体具有为物体的辐射度与和与该物体具有 相同温度的黑体的辐射度之比相同温度的黑体的辐射度之比 M M

3、“理想黑体理想黑体”“实际物体实际物体” 既是完全吸收体既是完全吸收体 也是完全发射体也是完全发射体 部分能量被反射部分能量被反射 部分能量透过部分能量透过 发射率发射率 =1=1发射率发射率 11 I I I I R A T E E E E 探头到目标的距离探头到目标的距离 测量斑直径大小测量斑直径大小 2.5 0.1 7.5 0.3 14 0.6 21 0.8 33 1.3 mm 英寸 0 0 25 1 50 2 76 3 130 5 mm 英寸 测斑直径 测量距离 = D:S 1 11 )( /25 TC bb e C TM ChcW m m 1 237415 0000310 2824

4、( .) Cch kK m2 4 143879 000019 10/(.) M TM T dT W m( )( )() 4 0 2 AT m 环境环境 453 SP1 470 EMS ?85 部分波长可以 避开大气的吸 收 (高于海平线高于海平线0.3 公里公里) 1.0 0.5 0.0 0.512358 1015 20 波长波长 (微米微米) 相对透过率相对透过率 目标目标 探头探头 R T E 反射率反射率, , 透射率透射率, , 发射率发射率 环境温度环境温度 I I = 入射能量入射能量 R = 反射能量反射能量 T = 透射能量透射能量 E = 发射能量发射能量 背景温度 目标 要

5、确保目标大于仪器所测圆点的大小。目标越小，则应离得越近。 如果精度非常重要，则要确保目标至少是测量圆点大小的两倍 最好最好 一般一般 差差 探头探头 目标大于测量视场目标大于测量视场 目标等于测量视场目标等于测量视场 目标小于测量视场目标小于测量视场 精度精度 重复性重复性 10 8 6 4 2 0 50010001500200025003000 8-14 微米微米 1.0微米微米 使用尽可能短 的测量波长 % 误差误差 目标温度目标温度(度度) 发射率误差假定为 10% 5.0微米微米 3.9微米微米 2.2微米微米 测量聚乙烯时，选 用位于透过率近似 为零处的波长，波 长为：3.43 。因

6、为 测得是他们的表面 温度 波长（微米）波长（微米） 透过率透过率 % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 聚乙烯聚乙烯 .03mm(1mil) 0.13mm(5密耳密耳) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 透过率透过率 % 波长（微米）波长（微米） 火焰火焰 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 透过火焰测量物体 时，需要选择透过 率高的波长，能够 透过火焰的红外波 长为3.9 。因为物 体发出3.9 的红外 波长不受火焰的干 扰 0.2 mm

7、(10 Mil) 1.5 mm (60 Mil) 6 mm (240 Mil) 1.0 .8 .6 .4 .2 234568 透过率透过率 波长波长 (微米微米) 窗口和光学系统窗口和光学系统 目标目标 环境环境探测器探测器 显示及输出显示及输出 453 SP1 470 EMS ?85 红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出 等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚集 在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标 的温度值。 T B A e e E E lo g()lo g() 1 2 1 2 ee 12 / e 1 e2 E2 E1 波长波长 ( ) 1.02.0 比值比值 (E 2/E 1) T 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 相对辐射能量相对辐射能量(E) 1 2 读数误差(%) 与能量衰减 读数误差(%) 目标温度(度) 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 50010001500*200025003000 + 0.75% - 0.75% 单色: 50% 能量衰减 单色: 80% 能量