红外测温仪原理

红外测温原理

红外线辐射的简称。量子物理学知识告诉我们，自然界中任何物体每时每刻都在通过分子振动向外辐射能量，这种辐射能量是以“波”的形式出现的。“波”的传播速度是一个常数，即30万公里／秒，而分子振动的频率却是各不相同的。红外1、红外根据（速度＝频率×波长）可知，不同振动频率的分子发出的辐射波长是不一样的，可见光的辐射波长范围在0.36～0.72μm，紫光波长最短0.36μm，红光波长最长0.72μm。比紫光波长更短的辐射称为紫外线，如Ｘ光，У射线等；比红光波长更长的辐射称为红外线，波长一般在0.70～１000μm之间。1、红外

射线X射线

紫外线

可见光

热量

微波

无线电.4.726815短波IR长波IR波长，微米近IR

工业用红外测温仪的工作波长在0.65至14微米范围内2、电磁波谱电磁波谱2、电磁波谱2、电磁波谱威廉·赫谢尔爵士于1800年发现红外线绝对零度(-273℃)以上的物体都辐射红外能量2、电磁波谱WilliamHerschel1738-1822 自然界中任何高于绝对零度（－273℃）的物体都在随时随地的向外发出辐射能量，能够探测并接收物体发出的辐射能量从而测量出物体温度的仪器称之为红外测温仪。3、红外测温仪红外测温仪4、测温仪的构成红外测温仪实际上是一种非接触式辐射能量探测器，世界上所有的物体都会产生红外线辐射。而辐射的能量则与该物体的温度成比例，非接触式温度测量即是测量物体辐射能量的强弱，并由此得到一个与该物体温度成比例的信号。测温仪的构成4、测温仪的构成目标探测器信号处理和显示453¡CSP1470¡CEMS¯.85大气窗口滤波片和镜头4、测温仪的构成波长(microns微米)5、大气窗口大气中的水蒸气、二氧化碳等对某些红外辐射波段不吸收或极少吸收，有利于能量进行传输从而能被红外测温仪探测到.这样的特殊红外波段即为所谓“大气窗口”。红外波段的选取要考虑“大气窗口”的影响大气窗口6、普郎克定律普郎克定律普郎克通过量子理论推导出的波长、温度与黑体辐射能量的关系式，它定量的确定了不同温度的黑体在各个波段中的辐射能量的大小，是红外测温仪的理论基础。6、普郎克定律RelativeEnergieMaxPlanck1858-1947 6、普郎克定律普郎克定律给出了以下几点结论：物体的温度越高，其发出的辐射能量越大。这是单色（波段）测温仪的设计依据。在一定温度下，物体在不同波长处的辐射能量不同，存在一个辐射峰值波长，即在此波长处的物体辐射能量最大。随着物体温度升高，其辐射峰值波长向短波方向移动，移动规律遵守维恩位移定律。7、黑体黑体

发射率与波长无关且都等于１的物体称为黑体。它是一个理想辐射体，表明它的自身能量可以全部向外界辐射出来，但自然界中并不存在这样的理想黑体。黑体炉即为人工制造的性能接近理想黑体的辐射标准源，用于定期对红外测温仪进行检测标定。7、黑体黑体辐射的光谱特性不同温度的辐射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短波处曲线坡度更大，能量对温度的变化更灵敏8、发射率发射率

在同一温度下，实际物体辐射能量与标准黑体的辐射能量的比值称为该实际物体的发射率，又称辐射率、黑度系数等，符号为ε，ε≤１。根据上述定义可知，黑体的发射率为１，其他实际物体的发射率小于１。说明任何一个实际物体都不能完全向外界辐射出来自身的全部能量。发射率值随波长变化，金属的短波发射率比长波发射率高。9、绝对温度T绝对温度TT=273+℃（开/K）即绝对温度（热力学温度）量值等于摄氏温度量值加273℃，单位为开，符号为K。摄氏温度0℃

=273K10、透射率/发射率/吸收率透射率透过物体的辐射能量与入射到该物体的辐射能量之比称为该物体的透射率，符号为τ，τ≤１。被物体表面反射回来的辐射能量与入射到该物体的辐射能量之比称为该物体的反射率，符号为r，r≤１。被物体内部吸收的辐射能量与入射到该物体的辐射能量之比称为该物体的吸收率，符号为a，a≤１。反射率吸收率10、透射率/发射率/吸收率根据能量守恒原理，物体的入射能量等于被其透射、反射及吸收的能量之和，即有关系式：

τ＋r＋a＝１--------（１） 再根据热平衡原理，物体在热平衡状态下，其内部吸收的能量等于同时其向外辐射的能量，即有关系式：

a＝ε------------------（２）将（２）代入（１）得到：

τ＋r＋ε＝１---------（３） 对于一般非透明物体，透射率τ＝０。代入（３）得到：

r＋ε＝１--------------（４）

对于非透明热平衡物体而言，其反射率与发射率之和等于１结论实际应用当中,表面状况越光滑，看上去越明亮的不透明物体，其反射率较高，同时其发射率肯定较低（向外辐射能量较小），测量相对比较困难。反之，对那些表面状况越粗糙，看上去越灰暗的不透明物体，其反射率较低，同时其发射率肯定较高（向外辐射能量较大），测量相对比较容易。结论11、红外测温技术的发展红外测温技术的发展探测器及电子技术的发展低温短波型低温快速响应型叠层双色型耐高环温型光学加工技术的发展特殊波长的选择扫瞄测温仪光纤技术的发展光纤瞄准型微处理器技术的发展高性价比产品12、红外测温仪的主要参数红外测温仪的主要参数测温范围/响应波长距离系数（聚焦位置）发射率调节测量精度及重复性响应时间瞄准方式输出方式现场环境要求13、波长的选择波长的选择在满足测温范围条件下，近可能选择短的波长选择能将目标的反射，透射能量降到最低的波长特殊物体（塑料薄膜，玻璃，火焰等）要采用特殊的波长(被测物体不透明的波长）根据现场的特殊环境选择（如观察窗口）当视场被部分遮挡时，应选择双色仪器14、目标与视场目标与视场目标大于测量视场目标等于测量视场目标小于测量视场目标应充满视场,通常1.5倍关系15、影响发射率的主要因素影响发射率的主要因素材料种类表面粗糙度表面几何形状表面理化结构状态（如沉积物，氧化膜，油膜等）测量波长测量角度目标方面仪器方面16、精度和重复性精度与重复性指相同条件下输出比较建立当地“基准”，测量与基准的偏差工艺监控中实际起作用，“工艺精度”精度重复性

与“真实值”比较当测量位置不同或使用不同仪器测同一物体时，精度非常重要17、响应时间响应时间对于运动的目标和快速加热的目标响应速度快是必需的当温度变化缓慢时，响应速度快通常是不必要的通常响应时间可调为最佳选择18、瞄准方式瞄准方式主要分以下几种:

光学瞄准激光瞄准视频瞄准单点激光瞄准多点激光瞄准交叉激光瞄准激光瞄准中又分:(特别要注意是同轴还是非同轴瞄准)19、输出选择输出选择热偶输出电流输出0-20mA4-20mA电压输出0-5V标准1mV/CUSB/RS232/RS485等数字接口输出PID或其它输出方式20、使用红外测温仪的要点使用红外测温仪的要点测温范围,选择合适的测量波长目标距离及大小,注意光斑的计算方法目标材料及表面特性,发射率的设定现场环境条件,保护的选择数据的采集和记录21、红外测温仪的主要特点红外测温仪的主要特点运动中需要快速测量的目标和高温目标难以接触需要远距离测量的目标所有采用接触测量时可能被损坏，有危险或将导致温度改变的目标非接触测量速度快测量精度高适合于测量22、红外测温仪的主要用途红外测温仪的主要用途改善产品质量提高企业生产力高技术含量产品的研发减少产品生产废品率及售后维修诊断并预防设备故障,消除停工时间节约能源及公共安全保障23、按应用方式分类按应用方式分类便携式测温仪又称手持式测温仪，体积较小，重量较轻，电池供电，使用方便。一般进行定性测量，人工携带检测应用。在线式测温仪又称固定式测温仪，现场安装，固定使用，电源供电，连续测量。一般进行定量测量，输出信号可供计算机等外设应用。第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响进排气阀及流道阻力的影响吸气预热的影响二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理指示功率pi