红外热成像的测温仪(红外热成像的测温仪原理)

海潮机械 2023-01-04 22:48 编辑:admin 236阅读

1. 红外热成像的测温仪原理

自然界中除了人眼看得见的光(通常称为可见光),还有紫外线、 红外线等非可见光。自然界中温度高于绝对零度(-273℃)的任何物体,随时都向外辐射出电磁波(红外线),因此红外线是自然界中存在最广泛的电磁波,并且热红外线不会被大气烟云所吸收。随着科技的日新月异,利用红外线这一特性,采用应用电子技术和计算机软件与红外线技术的结合,用来检测和测量热辐射。

物体表面对外辐射热量的大小,热敏感传感器获取不同热量差,通过电子技术和软件技术的处理,呈现出明暗或色差各不相同的图像,也就是我们通常说的红外线热成像;将辐射源表面热量通过热辐射算法运算转换后,实现了热像与温度之间的换算

2. 红外热成像测温原理与技术

一、性质不同

1、红外热成像仪:一种利用红外热成像技术,通过对标的物的红外辐射探测,并利用信号处理、光电转换等手段将图像的温度分布转化为视觉图像。

2、夜视仪:以像增强器为核心器件的夜间外瞄准具,不使用红外探照灯照射目标。但利用目标在弱光下的反射光,通过增强像增强器在荧光屏上人眼可感知的可见光图像,来观察和瞄准目标。

二、原理不同

1、红外热成像仪原理:热图像上的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热像图,我们可以观察到被测目标的整体温度分布,研究目标的温度,然后判断下一步。现代热像仪的工作原理是利用光电设备检测和测量辐射,建立辐射与表面温度的关系。

所有物体在绝对零度以上(-273摄氏度)发射红外辐射。热像仪采用红外探测器和光学成像物镜接收待测目标反射红外辐射能量分布图,并在红外探测器光敏元件上反射,得到红外热像。它对应于物体表面的热分布场。

2、夜视仪原理:

(1)用一个特殊的透镜,物体在视野中发射的红外线可以聚集在一起。

(2)红外探测器元件上的相控阵可以扫描会聚光。探测器元件可以产生非常详细的温度模式,称为温度谱。在大约1/30秒的时间内,探测器阵列就可以获取温度信息并制作温度谱。该信息是从检测器阵列的视野中的数千个检测点获得的。

(3)探测器元件产生的温度谱被转换成电脉冲。

(4)这些脉冲被传输到信号处理单元,一个集成了精密芯片的电路板,它可以将探测器元件发射的信息转换成可以被显示器识别的数据。

(5)信号处理单元向显示器发送信息,从而在显示器上显示各种颜色。颜色强度是由红外线的发射强度决定的。图像是通过组合来自探测器元件的脉冲产生的。

三、应用不同

1、红外热成像仪应用:

(1)监视发电机、电动机负荷不平衡、轴承温度高、碳刷、滑环、集电环发热、绕组短路或断路、冷却管路堵塞、过载、过热。

(2)电气设备可以维护和检查。对安全、屋面渗漏检测、环保检测、节能检测、无损检测、森林防火、医疗检测、质量控制等也有一定的帮助。

(3)监测火山爆发、滑坡等自然环境的突变。

(4)监测变压器套管过热、过载、接头松动、冷却管堵塞、接触不良、三相负荷不平衡等问题。

(5)监测电气设备接触不良、过载、接头松动、过热、负荷不平衡等隐患。

2、夜视仪应用:夜视仪的用途包括: 军用、执法、 狩猎、野外观察 、监视、安全 、导航、隐蔽目标观测、娱乐等。

3. 红外 热成像 测温仪

红外线热成像

红外线测温仪是通过对物体自身辐射的红外能量的测量,准确地测定物体表面温度的仪器。在产品质量控制和监测,设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。

红外测温由光学系统、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,视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。

4. 红外成像测温原理简介

红外成像原理:

红外线热成像的检查原理是利用人体红外辐射将热能转换为电信号,扫描成像,

红外热成像仪的具体工作过程是,通过光学成像系统接收被测目标的红外辐射能量,然后将其作用到红外探测器的光敏元件上,通过后继电路和信号处理后获得红外热像图。其本质就是对红外波段的能量进行成像,然后通过伪着色处理,不同颜色表示不同温度,从而直观的看到物体表面的温度分布情况。而且,红外热成像仪不仅能实现非接触式测温,且测量精度可控制在±0.2℃。

利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上,由探测器将红外辐射能转换成电信号,经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。

5. 红外热成像的测温仪原理是什么

测量温度方法可以分为接触式和非接触式两大类。接触式的传感器包括热电偶、热敏电阻、RTDs和半导体温度传感器等。这类传感器输出的信号实际上是反映了它们自身温度的变化,需要将它们与被测温物体充分接触,使得它们温度达到一致。

在有些情况下,使用接触式温度传感器会遇到麻烦,比如:被测物体或者媒介在远处,或者危险环境,不容易接触到;被测物体在运动过程中;被测物体很小,温度会受到传感器的影响。使用非接触式测温方法可以解决这些问题。

红外温度计属于非接触式测温,它是利用物体热辐射与物体温度之间的关系来工作的。

热量通常由热传导、对流、热辐射三种方式来进行传递。热辐射本质上是一定波长的电磁波,波长范围在0.7~1000微米。实际使用红外温度计测量热辐射波长范围在0.7~14微米,大多数物体在这个范围内辐射最强。

物体吸收能量(包括热能)会引起温度上升,从而也会辐射热能。在热平衡时,吸收的热能(Wa)等于发送的热能(We)。物体温度会通过两种形式反映在辐射热能上。

一种方式就是热能总量与物体绝对温度呈现四次方的关系:

We:热辐射能力;E:物体辐射系数; σ:Stefan-Boltzmann常数。T:物体绝对温度;A:发射面积。

通常情况下,被测物体的E,A,σ都是常量,所以可以通过测量We反过来求得物体温度。这种方法需要事先通过标定确定E、A等参数。

第二种影响方式是物体辐射能量密度与红外波长关系会受到温度影响。温度越高,辐射能量曲线峰值就越短。下图显示了黑体相对辐射能量在两种温度下的频率曲线。

红外测温仪测量两个不同波段辐射能量,通过计算获得物体的温度。这种方法简便,但会受到物体表面辐射系数影响。

红外测温仪可以基于上述两种原理来测量物体的温度。通常包括有光学透镜、红外检测器,信号放大和调理、ADC、结果显示和操作界面等部分。其中红外线传感器是传感器的核心。它分为两大类:一类是温度检测;一类是光电检测。

吸收红外线引起传感器的温度变化,进而影响检测器的电学性能。比如热电堆改变极化电压;热电偶产生热电压;热辐射传感器改变电阻等。

基于光电检测的传感器响应速度很快。使用硅半导体制作红外光传感器,受到红外线照射后会产生自由电子,进而改变导电性能。

测量环境中的空气、水蒸气以及其它遮挡物也会改变物体辐射曲线。通常在红外温度计中的光学部分增加不同的滤波片,只选择特定频率红外线进行检测,可以减少这类影响。

在红外温度计中,视野范围(Field of View)是一个很重要的概念。温度计显示的数值反映了在视野范围内的平均温度。

红外温度计一般会给出视测量距离与视野半径之间测比值。这个比值越大,在同样的测温距离下,测温视野越小,反映测温位置也精确。

在测量物体温度时,需要根据距离以及估计出相应的视野范围,保证物体的被测区域大于视野范围。否则就会受到周围环境温度的影响导致测量数值不准确。

手边有一款AR802B红外测温仪,它标注的测量距离与视野大小比D:S=12。在测量距离12厘米的距离,视野的尺寸也就是1厘米左右。

同样有一块半导体制冷片,它的边长为4厘米。施加12V电压之后,表面可以产生-10摄氏度 。它可以当做室温环境中的一个温度校验块,测试一下红外测温仪中的测量范围。

使用AR802B在不同的距离对准制冷片进行扫描,可以间接测量得它的测温视野范围。

下图显示了在距离从1厘米到41厘米四种距离下,AR802B对准制冷块方向,水平移动。在不同的横向偏移量情况下,红外测温仪的读数显示的曲线。

在1厘米到20厘米测量范围内,在制冷块边缘处,读数从室温降低低于0 摄氏度,水平位移距离大约是1厘米。这反映了手持测温仪在这个距离内,它的视野尺寸保持恒定,大约是1厘米见方。

由于受到周围环境的影响,在不同的距离所测量得到的最低温度有差异。随着距离的增加,最低温度增大。

当测量距离在41厘米时,AR802B的视野就达到了4厘米左右。此时所读出的制冷片低温温度误差就增加很多。

下图反映测量温度低于不同温度,测温仪水平移动的距离,反映了被测制冷块的宽度。

由于红外测温仪是根据物体辐射来测温,是反映了物体表面的温度,对于物体内部的温度则无法测量。

即使物体是透明的,内部温度和外部辐射温度还是有很大区别。使用AR802B测量热水壶在加热之后温度的变化。同时使用热电偶伸到热水壶内部,直接测量水温。对比一下测量得到的温度结果。

下图显示了加热过程,两种测量方法所得到的温度变化。

通过红外测温仪中读取的温度要比热电偶直接测量结果小五摄氏度左右。

如果是降温,则红外测温仪中所得到的数值比内部要低。

将上面的开水泡方便面,AR802B测量面碗内的温度要比实际热电偶测量内部的温度低30~40°。

使用手持测温仪测量体温时,距离身体需要在20厘米之内。如果需要得到身体的真实温度,最好是靠近耳朵,测量耳蜗内的温度。当然,测量前需要将耳朵掏干净了。

6. 红外热成像测温仪图片

红外热成像检查中低温代表黑色。红外热成像检查就是利用有温度的物体,都会向外界辐射红外线的原理。在红外线热成像检查中,温度越高的地方,辐射的红外线剂量越多,在热成像仪上,会呈现出红色的高温区,温度低的地方,辐射的红外线就越少,在热成像仪上就会显示为深色的黑色

7. 红外热成像的测温仪原理是

答:红外热成像摄像机的测温原理是通过热像仪中的红外探测器被动接管被测目标收到的红外电磁辐射(热量),并将这种热量转化成为具有温度数据的可视化图像(所有低于绝对零度(-273℃)的物体都会收到红外电磁辐射)。