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談?wù)劶t外測(cè)溫技術(shù)
2013-04-09
高溫區(qū)是位于光帶最邊緣處紅光的外面，稱為“熱線”或者紅外線，紅外線的波長(zhǎng)在0.76_100μm之間，按波長(zhǎng)的范圍可分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極遠(yuǎn)紅外4類，它在電磁波連續(xù)頻譜中的位置是處于無線電波與可見光之間的區(qū)域。任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生自身的分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，并不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運(yùn)動(dòng)愈劇烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。紅外測(cè)溫儀是通過接收物體發(fā)出的紅外線(紅外輻射)，從而準(zhǔn)確判斷物體表面的溫度分布情況。和接觸式測(cè)溫方法相比，紅外測(cè)溫有非接觸、響應(yīng)時(shí)間快、使用安全及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。紅外測(cè)溫儀器主要有3種類型：紅外熱像儀、紅外熱電視和紅外測(cè)溫儀(包括便攜式、在線式和掃描式)。紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器、光學(xué)成像物鏡和光機(jī)掃描系統(tǒng)，接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量，并反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上。
紅外熱電視是將被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射線通過透鏡聚焦成像到熱釋電攝像管，熱釋電攝像管是一種具有中等分辨率的實(shí)時(shí)寬譜成像器件，主要由透鏡、靶面和電子槍三部分組成。通過熱釋電攝像管接受被測(cè)目標(biāo)物體的表面紅外輻射，并把目標(biāo)內(nèi)熱輻射分布的不可見熱圖像轉(zhuǎn)變成視頻信號(hào)。
常用的便攜紅外測(cè)溫儀是由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理顯示輸出等部分組成，光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)再經(jīng)換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值，其測(cè)量精度可達(dá)1度或更高。我們要根據(jù)被測(cè)設(shè)備尺寸和環(huán)境條件從測(cè)溫范圍、測(cè)量精度、工作波長(zhǎng)、響應(yīng)時(shí)間、光學(xué)分辨率、顯示和輸出、價(jià)格等方面來選用便攜紅外測(cè)溫儀。測(cè)溫范圍是最重要的一個(gè)性能指標(biāo)，不同型號(hào)的測(cè)溫儀都有自己特定的測(cè)溫范圍，一般來說，測(cè)溫范圍越窄監(jiān)控溫度的輸出信號(hào)分辨率越高，測(cè)溫范圍過寬會(huì)降低測(cè)量精度。如果被測(cè)設(shè)備尺寸超過視場(chǎng)大小的50%，測(cè)溫儀就不會(huì)受到測(cè)量區(qū)域外面的背景影響造成誤差，可以選擇單色測(cè)溫儀；反之，如目標(biāo)尺寸小于視場(chǎng)，雙色測(cè)溫儀是最佳選擇，其溫度是由兩個(gè)獨(dú)立的波長(zhǎng)帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。因此當(dāng)被測(cè)目標(biāo)很小，即使測(cè)量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對(duì)輻射能量有衰減時(shí)，仍能保證測(cè)量精度。由于設(shè)備組成材料的發(fā)射率和表面特性不同，測(cè)溫儀的光譜相應(yīng)波長(zhǎng)也不同，如測(cè)量高溫金屬材料的最佳波長(zhǎng)是近紅外，可選用0.8~1.0mm，測(cè)溫時(shí)應(yīng)盡量選用短波。在測(cè)量快速加熱的目標(biāo)時(shí)，要選用快速響應(yīng)紅外測(cè)溫儀，否則缺乏足夠的信號(hào)響應(yīng)，會(huì)降低測(cè)量精度。而對(duì)于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí)，測(cè)溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。需要強(qiáng)調(diào)的是紅外測(cè)溫儀必須經(jīng)過校準(zhǔn)才能使它正確地顯示出被測(cè)目標(biāo)的溫度，特別是要進(jìn)行定期檢定，試驗(yàn)人員在實(shí)際運(yùn)用過程中也要不斷積累經(jīng)驗(yàn)和掌握測(cè)試技巧，避免讀數(shù)偏差而得出錯(cuò)誤結(jié)果。
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