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紅外測溫傳感�
閱讀�5377時間�2017-07-03 10:08:10

    紅外測溫傳感�是一種利用紅外線來測量溫度的設備�

溫度測量技�

    隨著科學技術的�(fā)�,傳�(tǒng)的接觸式測溫方式以不能滿足現(xiàn)代一些領域的測溫需�,對非接�、遠距離測溫技術的需求越來越大。普通溫度測量技術經(jīng)過相當長時間的發(fā)展已近于成熟。目�,隨著經(jīng)濟的�(fā)展日益需要的是在特殊條件(如高�、強腐蝕、強電磁場條件下或較遠距�)下的溫度測量技��

    紅外溫度測量技�

    非接觸式紅外測溫也叫輻射測溫,一般使用熱電型或光電探測器作為檢測元件。此溫度測量系統(tǒng)比較簡單,可以實�(xiàn)大面積的測溫,也可以是被測物體上某一點的溫度測量;可以是便攜�,也可以是固定式,并且使用方�;它的制造工藝簡單,成木較低,測溫時不接觸被測物�,具有響應時間短、不干擾被測溫場、使用壽命長、操作方便等一系列�(yōu)�,但利用紅外輻射測量溫度,也必然受到物體�(fā)射率、測溫距�、煙塵和水蒸氣等外界因素的影�,其測量誤差較大�

    在這種溫度測量技術中紅外溫度傳感器的選擇是非常重要的,而且不僅在點溫度測量中要使用紅外溫度傳感�,大面積溫度測量也可使用紅外溫度傳感�。本設計正是采用紅外溫度傳感器這種溫度測量技�,它具有溫度分辨率高、響應速度�、不擾動被測目標溫度分布�、測量精度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點;另外紅外溫度傳感器的種類較多,發(fā)展非?�?,技術比較成�,這也是本設計采用紅外溫度傳感器設計非接觸溫度測量儀的主要原因之一�

    紅外溫度傳感�

    紅外溫度傳感器按照測量原理可以分為兩�:光電紅外溫度傳感器和熱電紅外� 度傳感器。本紅外測溫儀選用熱電紅外溫度傳感�.熱電紅外溫度傳感器是利用紅外輻射的熱效應,通過溫差電效�、熱釋電效應和熱敏電阻等來測量所吸收的紅外輻射,間接地測量輻射紅外光物體的溫�� �(xiàn)代非接觸故障檢測技術的需求選用了型號為北京德潤豐DOS系列溫度傳感器。它的測量距離大約為1-30�,測量回應時間大約為0-999�??梢灾苯虞敵鰳藴孰妷骸㈦娏餍�?、電偶輸出及�(shù)字輸出�

紅外測溫原理及方�

    紅外測溫原理

    紅外測溫儀的測溫原理是黑體輻射定律,眾所周知,自然界中一切高于零度的物體都在不停向外輻射能量,物體的向外輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的聯(lián)�,物體的溫度越高,所�(fā)出的紅外輻射能力越強。黑體的光譜輻射出射度由普朗克公式確�,即�

    下圖1-1是不同溫度下的黑體光譜輻射度圖:

    �1-1 不同溫度下的黑體光譜輻射�

    從上圖中曲線可以看出黑體輻射具有幾個特�:

    � 在任何溫度下,黑體的光譜輻射度都隨著波長連續(xù)變化,每條曲線只有一個極大��

    � 隨著溫度的升�,與光譜輻射度極大值對應的波長減小。這表明隨著溫度的升高,黑體輻射中的短波長輻射所占比例增��

    � 隨著溫度的升�,黑體輻射曲線全面提�,即在任一指定波長處,與較高溫度相應的光譜輻射度也較大,反之亦然�

    紅外測溫的方�

    依據(jù)測溫原理的不�,紅外測溫儀的設計有三種方法,通過測量輻射物體的全波長的熱輻射來確定物體的輻射溫度的稱為全輻射測溫�;通過測量物體在一定波長下的單色輻射亮度來確定它的亮度溫度的稱為亮度測溫法;如果是通過被測物體在兩個波長下的單色輻射亮度之比隨溫度變化來定溫的稱為比色測溫法�

    亮度測溫法無需�(huán)境溫度補�,發(fā)射率誤差較小,測溫精度高,但工作于短波區(qū),只適于高溫測量。比色測溫法的光學系�(tǒng)可局部遮擋,受煙霧灰塵影響小,測溫誤差小,但必須選擇適當波段,使波段的發(fā)射率相差不大。本文選用全輻射測溫法來計算被測量物體的溫度,全輻射測溫法是根據(jù)所有波長范圍內(nèi)的總輻射而定�,得到的是物體的輻射溫度。選用這種方法是因為中低溫物體的波長較�,輻射信號很弱,而且結構簡單,成本較�,但它的測溫精度稍差,受物體輻射率影響大。下面是全輻射測溫法的相關方法介紹:

    由普朗克公式可推導出輻射體溫度與檢測電壓之間的關系式�

    V=RaεσT4=KT4

    式中K=Raεσ,由實驗確定,定標時ε�

    T—被測物體的溫度

    R——探測器的靈敏度

    a——與大氣衰減距離有關的常�(shù)

    ε——輻射率

    σ——斯蒂芬—玻耳茲曼常�(shù)

    因此,可以通過檢測電壓而確定被測物體的溫度,上式表明探測器輸出信號與目標溫度呈非線性關系,V與T的四次方成正�,所以要進行線性化處理。線性化處理后得到物體的表觀溫度,需進行輻射率修正為真實溫度�

    其校正式為:

    式中Tr——輻射溫�(表觀溫度)

    ε(T)——輻射率,取0.1�0.9

    由于調制片輻射信號的影響,輻射率修正后的真實溫度為高于環(huán)境的溫度,還必須作環(huán)溫補�,即真實溫度加上�(huán)溫才能最終得到被測物體的實際溫度�

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