红外测温传感器的红外测温原理及方法
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发布时间：2022-04-22 01:14
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热心网友
时间：2023-09-26 01:26
红外测温仪的测温原理是黑体辐射定律，众所周知，自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量，物体的向外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强。黑体的光谱辐射出射度由普朗克公式确定，即：
下图1-1是不同温度下的黑体光谱辐射度图： 图1-1 不同温度下的黑体光谱辐射度
从上图中曲线可以看出黑体辐射具有几个特征:
① 在任何温度下，黑体的光谱辐射度都随着波长连续变化，每条曲线只有一个极大值；
② 随着温度的升高，与光谱辐射度极大值对应的波长减小。这表明随着温度的升高，黑体辐射中的短波长辐射所占比例增加；
③ 随着温度的升高，黑体辐射曲线全面提高，即在任一指定波长处，与较高温度相应的光谱辐射度也较大，反之亦然。 依据测温原理的不同，红外测温仪的设计有三种方法，通过测量辐射物体的全波长的热辐射来确定物体的辐射温度的称为全辐射测温法；通过测量物体在一定波长下的单色辐射亮度来确定它的亮度温度的称为亮度测温法；如果是通过被测物体在两个波长下的单色辐射亮度之比随温度变化来定温的称为比色测温法。
亮度测温法无需环境温度补偿，发射率误差较小，测温精度高，但工作于短波区，只适于高温测量。比色测温法的光学系统可局部遮挡，受烟雾灰尘影响小，测温误差小，但必须选择适当波段，使波段的发射率相差不大。本文选用全辐射测温法来计算被测量物体的温度，全辐射测温法是根据所有波长范围内的总辐射而定温，得到的是物体的辐射温度。选用这种方法是因为中低温物体的波长较大，辐射信号很弱，而且结构简单，成本较低，但它的测温精度稍差，受物体辐射率影响大。下面是全辐射测温法的相关方法介绍：
由普朗克公式可推导出辐射体温度与检测电压之间的关系式：
V=RaεσT4=KT4
式中K=Raεσ，由实验确定，定标时ε取1
T—被测物体的绝对温度
R——探测器的灵敏度
a——与大气衰减距离有关的常数
ε——辐射率
σ——斯蒂芬—玻耳兹曼常数
因此，可以通过检测电压而确定被测物体的温度，上式表明探测器输出信号与目标温度呈非线性关系，V与T的四次方成正比，所以要进行线性化处理。线性化处理后得到物体的表观温度，需进行辐射率修正为真实温度，
其校正式为：
式中Tr——辐射温度(表观温度)
ε(T)——辐射率，取0.1～0.9
由于调制片辐射信号的影响，辐射率修正后的真实温度为高于环境的温度，还必须作环温补偿，即真实温度加上环温才能最终得到被测物体的实际温度。
热心网友
时间：2023-09-26 01:27
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。
