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紅外熱成像系統在線(xiàn)測溫產(chǎn)品

紅外熱像儀原理

文章出處:責任編輯:作者:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2014-03-12 10:37:00

紅外熱像儀原理

關(guān)鍵字:紅外熱像儀,紅外成像原理,紅外成像

電磁波譜包括了無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)以及X射線(xiàn)等。它們的波長(cháng)不同,其中波長(cháng)在400~760納米之間就是一般的可見(jiàn)光。

可見(jiàn)光由七種顏色不一的光組成,即紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。顏色不同,波長(cháng)也不同:波長(cháng)最長(cháng)的是紅色光,接下來(lái)是橙、黃、綠、藍、靛、紫。也就是說(shuō)紫色光波長(cháng)最短??梢?jiàn)光譜visible spectrum是波段范圍在380780nm,人的視覺(jué)可以感受的光譜。如白光經(jīng)棱鏡或光柵色散后呈紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫彩帶,即為可見(jiàn)連續光譜。在可見(jiàn)區也有線(xiàn)光譜及帶狀光譜??梢?jiàn)光譜是整個(gè)電磁波譜中極小的一個(gè)區域。

紅外光譜 (Infrared Spectroscopy, IR) 的研究開(kāi)始于 20 世紀初期,自 1940 年商品紅外光譜儀問(wèn)世以來(lái),紅外光譜在有機化學(xué)研究中得到廣泛的應用。近幾十年來(lái)一些新技術(shù) (如發(fā)射光譜、光聲光譜、色——紅聯(lián)用等)的出現,使紅外光譜技術(shù)得到更加蓬勃的發(fā)展。

紅外光是電磁光譜的一部分。肉眼可以檢測可見(jiàn)光或可見(jiàn)輻射。但是還存在我們不可見(jiàn)的其他形式的光(輻射)。肉眼只能看到電磁光譜的很小一部分。光譜一端是不可見(jiàn)的紫外光,另一端是不可見(jiàn)的紅外光。紅外輻射介于電磁光譜的可見(jiàn)光輻射和微波輻射之間。紅外輻射源主要為熱量或熱輻射。我們周?chē)袦囟仍?/span>絕對零度-273)以上的物體,都會(huì )不停地發(fā)出熱紅外線(xiàn)。所以,熱紅外線(xiàn)(或稱(chēng)熱輻射)是自然界中存在廣泛的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外,還有另外兩個(gè)重要的特性。
 1 大氣、煙云等吸收可見(jiàn)光和近紅外線(xiàn),但是對3~6微米和8~14微米的熱紅外線(xiàn)卻是透明的。因此,這兩個(gè)波段被稱(chēng)為熱紅外線(xiàn)的大氣窗口 。利用這兩個(gè)窗口,可以使人們在完全無(wú)光的夜晚,清晰地觀(guān)察到前方的情況。 

 2. 物體的熱輻射能量的大小,直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來(lái)對物體進(jìn)行無(wú)接觸溫度測量和熱狀態(tài)分析,從而為工業(yè)生產(chǎn),節約能源,保護環(huán)境等等方面提供了一個(gè)重要的檢測手段和診斷工具。

 

紅外熱成像的理論基礎是斯蒂芬—波爾茲曼定律。該定律指出黑體表面單位面積所發(fā)射的各種波長(cháng)的總輻射功率與其熱力學(xué)溫度的四次方成正比。即:式中,Mb為黑體表面單位面積所發(fā)射的各種波長(cháng)的總輻射功率,T為其對應的熱力學(xué)溫度,б為斯忒藩常數 :

 

紅外熱成像技術(shù)是在紅外波段3μm~6μm8μm~14μm兩個(gè)大氣窗口,利用場(chǎng)景中物體本身的熱輻射,將熱目標的紅外圖像轉換為可見(jiàn)光圖像。其轉換過(guò)程為:熱像儀對準目標時(shí)其瞬時(shí)視場(chǎng)將物體的表面看作一個(gè)個(gè)像元,然后通過(guò)內部機構將含有像元溫度的輻射能量匯聚到探測器上,從而探測器的輸出電信號幅度與輸入的輻射能量大小成正比,最后經(jīng)信號處理在顯示器上顯示出對應于物體表面溫度分布的熱像圖。在整個(gè)過(guò)程中,熱像儀陣列的每個(gè)傳感器接受對應于目標上的一個(gè)像元,每個(gè)像元對應的輸入輻射在焦平面上成像,隨后通過(guò)置于焦平面的光電或是熱電系統將每個(gè)像元含有的輻射能轉換為電信號,再經(jīng)過(guò)后置電路的放大及去噪顯示在顯示器上。

 

 

                                  

          2 紅外成像過(guò)程圖解

 

 

--譜盟

 

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