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高温红外线测温仪器(高温红外线测温仪器原理)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-14 02:40   点击:168  编辑:admin   手机版

1. 高温红外线测温仪器原理

额头体温枪简称额温枪,这种非接触式红外体温计是利用红外线辐射的原理测量人体体温,可用于测量人体额头的温度,在额温枪使用前要注意,模式选择要正确,使用前确认额温枪处于体温测量模式,如果不是处于体温测量模式,应按照说明书的步骤设置到该模式下。

额温枪的工作环境温度一般在16-35℃间,使用时应避免阳光直晒和环境热辐射。具体测量方法是将红外探测器部分对准额头正中央的眉心上方并保持垂直,测量部位不能被头发遮挡,如果有汗水,应擦干。额温枪与额头的距离要保持在3-5cm左右,正常人体额头温度为35-37℃之间,不过由于人体皮肤裸露在外,受寒风吹拂过久,会导致测量结果低于实际体温,容易导致误差出现,可多测量几次取最高值,如果受实际情况限制,也可测量手腕的温度。

2. 高温红外线测温仪器原理是什么

红外线体温计 ,是通过红外线来进行体温的测量,多分为接触式和非接触式两种。红外线体温计测温,相对安全、准确,适合老人、儿童、医院和家庭使用。

3. 红外线测温仪测温原理

温度是度量物体冷热程度的一个物理量,是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数,许多生产工艺过程要求对温度进行监视和控制。某些设备的运行状态是否正常会在温度方面有明显的反映,从而根据温度值的变化可以了解机电设备的运转状态及其故障。 而温度不能直接测量,必须借助物体的某些物理性质来间接地测量。表1列出常用的测温方法和特点,其 中红外测温作为一种常用的测温技术具有很明显的优势。

  1 红外测温仪的特点

  红外测温是一种非接触式测温技术,它具有以下 特点: (1)非接触测量;(2)反应时间快,十分之几秒; (3)灵敏度高,0.1℃ 的温度分辨率和毫米级的空 间分辨率; (4)测温范围广,零下几十度到上千度。由于测量时无需接触被测物体,因此可安全地检 测难以接触的物体的温度,并且对被测物体无污染和 损坏。便携式红J’I,N温仪由于随身携带方便,操作简便, 能用于多方面的目标温度检测,被广泛应用于设备故障诊断、暖通、铁路、石油、化工、冶金、玻璃、金属加工 等领域。本文从红外测温的基本原理出发,重点谈谈 如何提高红外测温仪的准确性。

  2 红外测温的基本原理

  红外线是一种不可见光,它具有很强的热效应。自然界里任何物体,只要它的温度高于绝对零度(一 273~C)都能辐射红外线。利用物体的红外辐射来测量 物质温度就是红外测温。红外测温遵循的基本原理和依据为斯蒂芬一彼尔 兹曼定律。该定律给出了物质温度与辐射能量之间的 关系式中: E一物体的辐射功率(W/m); 仃一材料的比辐射率; s一斯蒂芬一彼尔兹曼常数(5.67 X 10 W/(m ·K )); 卜物体的绝对温度(K)。由上式可知:根据物体发射的辐射功率(探测器测 量出)和它的比辐射率(查表或实验得到),按照上面 的公式就可求出它的温度。 3如何提高红外测温仪的准确性

  3.1 确定测温范围

  测温范围是最重要的一个性能指标。如Raytek(雷泰)产品覆盖范围为一5O℃ 一 3000℃ ,但这不能由一种型号的红外测温仪来完成,每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围。因此,用 户对待测温度应大致有一定了解,然后才能决定选择使用什么型号的测温仪。被测温度范围一定要考虑准 确、周全,既不要过窄,也不要过宽。测温仪测温范围越窄,监控温度的输出信号分辨率越高,精确度越高, 测温就更准确。测温范围过宽,会降低测温精度,误差 较大。 常见材料发射率

  常见物体发射率对照表

材料名称  

规格

发射率

材料名称

规格

发射率

氧化

0.20-0.40

人体皮肤

0.98

抛光

0.02-0.04

石墨

氧化

0.20-0.60

氧化

0.40-0.80

塑胶

透明度

>0.5mm

0.95

抛光

0.02-0.05

黄金

0.01-0.10

橡胶

0.95

氧化

0.60-0.09

塑胶

0.85-0.95

氧化

0.70-0.90

混凝土

0.95

石棉

0.95

水泥

0.96

石膏

0.80-0.90

土壤

0.90-0.98

沥青

0.95

灰泥

0.89-0.91

陶器

0.95

0.93-0.96

木材

0.90-0.95

大理石

0.94

木炭

粉末

0.96

纺织品

各种

0.90

漆器

0.80-0.95

颜色

0.94

漆器

无光泽

0.97

碳胶

0.90

沙子

0.90

肥皂泡

0.75-0.80

泥土

0.92-0.96

0.93

沙砾

餐具

0.95

0.83-0.90

玻璃

规格

0.85-0.92

0.96-0.98

纺织品

0.95

  3.2 确定被测物体的发射率

  发射率反应了一个物体辐射红外光线的能力。因此要根据设定的发射率来 补偿不同物体因发射率不同而导致的对测量温度的影响。影响发射率的主要因数有:材料种类、表面粗糙 度、理化结构和材料厚度等。图1列出了常见材料的发射率,以方便使用查阅。工程上一些其它物体的发 射率也能在有关文献中查到。对于未知发射率的物体,可先用接触式测温仪测量物体表面,再用红外测温 仪测量物体表面。同时调整发射率,使得测量到的温度与接触式测温仪的温度一致,此时的发射率即为测 量物体的发射率。 银粉常作为设备外壳的防腐,似漆非漆,它由锌粉配以调和剂配置而成,不同与一般油漆。它的发射率 资料上很少介绍,可以用以下方法测出其发射率:在实验室加温,用热电阻器件测出银粉表面温度,然后通过 调整发射率,当测温仪温度与热电阻器件测出温度相 近时,该发射率即为待测发射率。实际上,很多单位还在使用无法调整发射率的便 携式测温仪,测温时,不能根据物体材料调整相应发射 率,误差过大。

  3.3 了解光学分辨率(距离系数),

  注意测量距离光学分辨率由D与S之比确定,是测温仪到目标之间的 距离D与测量靶点直径S之比。如果测温仪由于环境条件限制必须在远离目标之处使用,而又要测量小的 目标,就应选择高光学分辨率的测温仪。反之,则选择低光学分辨率的红外测温仪。因为光学分辨率越高, 即D:S比值越大,测温仪的成本也越高。 实际使用中,许多人忽略了测温仪的光学分辨率。不管被测目标点直径s大小,打开激光束对准测量目 标就测试。实际上他们忽略了该测温仪的D:S值的要 求,这样测出的温度误差可能很大。比如,用测量距离与目标直径D:S=8:1的测温 仪,测量距离应满足图2要求,也就是表2的要求。测量时应尽量使测量目标充满测温仪的整个视场,以确 保测量结果的有效性和准确性。图2所示测温仪的激 光束与中心有1.2innl的距离,所以用激光束瞄准较小 目标时应考虑这个偏差。

  3.4 环境条件的影响

  红外测温仪的探测器是在环境温度下工作的,它对红外辐射能量的接收,会受到工 作环境温度的影响。每种测温仪有自己的正常工作条件,因此在使用中,我们应尽量使其达到工作要求。具D:S≈ 尉2 体条件可参考有关说明书。 被测目标表面红外辐射能量是经大气传输到红外测温仪里的,这就会受到大气中的水蒸汽、二氧化碳、 一氧化碳等气体分子的吸收而衰减和空气中悬浮微粒的散射而衰减。辐射能量传输的衰减随距离的增大而 增加,使得仪器显示出来的温度低于被测目标点的实际温度值,从而造成误诊断。由此可见,检测距离增 大,大气影响将会越来越大。如要获得目标温度准确性,必须采取如下对策:尽量选择在环境大气比较干 燥、洁净的时节进行检测;在不影响安全的条件下尽可能缩短检测距离,还要对温度测量结果进行合理的距 离修正,以便测得实际温度值。 例如,对户外电力设备进行检测时,红外测温仪接收的红外辐射除了包括受检设备相应部位自身发射的 辐射以外,还会包括设备其他部位和背景的反射,以及直接射人太阳辐射。这些辐射都将对设备待测部位的 温度造成干扰,对故障检测带来误差。因此尽可能选 择在阴天或者在傍晚日落无光照时问进行。影响测温准确性的环境因素比较多,大家使用时, 可针对具体精度要求,采取相应的措施。

  3.5 清洁镜头和测温仪的标定

  测温仪使用一段时问后,镜头上会积留灰尘,这一点易被忽视。可用清洁 球吹去表面尘埃或使用洁净的棉签沾少许水清洁镜头表面。否则会造成测温仪所示的温度低于被测目标的 实际温度。 红外测温仪必须定期标定,这样才能使它正确地显示出被测目标的温度。如果所用的测温仪在使用中 出现测温超差,则需退回厂家或维修中心重新标定。

  4 结论

  红外测温技术是一种非常有效的在线监测手段。 它不但可以通过在线监测发现缺陷,而且还能与其它试验方法相结合,对故障进行定位,给检修带来很大方 便。但是不完善的测量会造成测温误差过大,起不到 监测作用。目前红外在线诊断技术还在经验发展阶段。这就 要求红外监测工作者通过各种设备内部故障特性、图谱的研究和实践的积累,来不断地积累经验,提高诊断 准确性。

4. 红外测温仪测温原理

红外热成像应用原理: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. 高温红外线测温仪器原理视频

工作原理 红外灯发出红外线照射物体,红外线漫反射,被监控摄像头接收,形成视频图像。就好比黑夜里用手电筒照亮一样,手电筒相当于红外灯,摄像头相当于人眼球,道理是一致的。 红外摄像头感光就是红外线,在某个波段范围内,比如800nm-1100nm。如果从光谱来讲,和普通摄像头感可见光原理类似。红外摄像头工作原理是红外灯发出红外线照射物体,红外线漫反射,被监控摄像头接收,形成视频图像。

6. 红外线温度测温仪原理

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。

7. 红外测温仪原理红外测温

将红外线测温仪红点对准要测的物体,按测温按钮,在测温仪的LCD上读出温度数据,保证安排好距离和光斑尺寸之比,和视场。红外测温仪使用时应注意的问题:

1、只测量表面温度,红外测温仪不能测量内部温度。

2、波长在5um以上不能透过石英玻璃进行测温,玻璃有很特殊的反射和透过特性,不允许精确红外温度读数。但可通过红外窗口测温。红外测温仪最好不用于光亮的或抛光的金属表面的测温(不锈钢、铝等)。

3、定位热点,要发现热点,仪器瞄准目标,然后在目标上作上下扫描运动,直至确定热点。

4、注意环境条件:蒸汽、尘土、烟雾等。它阻挡仪器的光学系统而影响精确测温。

5、环境温度,如果测温仪突然暴露在环境温差为20℃或更高的情况下,允许仪器在20分钟内调节到新的环境温度。

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