红外热像仪原理介绍

Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.5红外热像仪原理介绍红外热像仪原理介绍红外热像仪原理介绍红外热像仪原理介绍Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.51800180018001800年英国的天文学家年英国的天文学家年英国的天文学家年英国的天文学家Mr.WilliamHerschelMr.WilliamHerschelMr.WilliamHerschelMr.WilliamHerschel用分光棱镜将太阳光分解成从用分光棱镜将太阳光分解成从用分光棱镜将太阳光分解成从用分光棱镜将太阳光分解成从红色到紫色的单色光红色到紫色的单色光红色到紫色的单色光红色到紫色的单色光，，，，依次测量不同颜色光的热效应依次测量不同颜色光的热效应依次测量不同颜色光的热效应依次测量不同颜色光的热效应。。。。他发现他发现他发现他发现，，，，当水银温度计当水银温度计当水银温度计当水银温度计移到红色光边界以外移到红色光边界以外移到红色光边界以外移到红色光边界以外，，，，人眼看不见任何光线的黑暗区的时候人眼看不见任何光线的黑暗区的时候人眼看不见任何光线的黑暗区的时候人眼看不见任何光线的黑暗区的时候，，，，温度反而比红光温度反而比红光温度反而比红光温度反而比红光区更高区更高区更高区更高。。。。反复试验证明反复试验证明反复试验证明反复试验证明，，，，在红光外侧在红光外侧在红光外侧在红光外侧，，，，确实存在一种人眼看不见的确实存在一种人眼看不见的确实存在一种人眼看不见的确实存在一种人眼看不见的““““热线热线热线热线””””，，，，后来称为后来称为后来称为后来称为““““红外线红外线红外线红外线””””，，，，也就是也就是也就是也就是““““红外辐射红外辐射红外辐射红外辐射””””。。。。红外辐射的发现红外辐射的发现红外辐射的发现红外辐射的发现Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.51km10nm100nm1µm10µm100µm1mm10mm100mm1m10m100mX-RayUVVisibleIRMicrowaveRadiowave2µm13µmGamma-Ray红外线热像仪红外线热像仪红外线热像仪红外线热像仪可见光波长范围可见光波长范围可见光波长范围可见光波长范围:0.38~0.78µm红外线波长范围红外线波长范围红外线波长范围红外线波长范围:在在在在0.75µm~1000µm大气电磁光谱示意图大气电磁光谱示意图大气电磁光谱示意图大气电磁光谱示意图Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.5红外线是一种电磁波红外线是一种电磁波红外线是一种电磁波红外线是一种电磁波((((是是是是肉眼看不见的肉眼看不见的肉眼看不见的肉眼看不见的)。。。。波波波波长在长在长在长在0.75µm~1000µm之间之间之间之间。。。。近红外线近红外线近红外线近红外线--0.75µm~3µm；；；；中红外线中红外线中红外线中红外线--3µm~6µm；；；；远红外线远红外线远红外线远红外线--6µm~15µm；；；；极远红外线极远红外线极远红外线极远红外线--15µm~1000µm。。。。红外线波长范围红外线波长范围红外线波长范围红外线波长范围Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.5•自然界任何物体自然界任何物体自然界任何物体自然界任何物体，，，，只要温度高于绝对零度只要温度高于绝对零度只要温度高于绝对零度只要温度高于绝对零度((((----273.15C273.15C273.15C273.15C˚))))，，，，就会就会就会就会以电磁辐射的形式在非常宽以电磁辐射的形式在非常宽以电磁辐射的形式在非常宽以电磁辐射的形式在非常宽的波长范围内发射能量的波长范围内发射能量的波长范围内发射能量的波长范围内发射能量，，，，产生电磁波产生电磁波产生电磁波产生电磁波((((辐射能辐射能辐射能辐射能))))。。。。•不同的材料不同的材料不同的材料不同的材料、、、、不同的温度不同的温度不同的温度不同的温度、、、、不同的表面光度不同的表面光度不同的表面光度不同的表面光度、、、、不同的颜色等不同的颜色等不同的颜色等不同的颜色等，，，，所发出的红外辐射强度都不所发出的红外辐射强度都不所发出的红外辐射强度都不所发出的红外辐射强度都不同同同同。。。。红外线波长范围红外线波长范围红外线波长范围红外线波长范围Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.5用红外热像仪来捕捉用红外热像仪来捕捉用红外热像仪来捕捉用红外热像仪来捕捉((((接收接收接收接收))))物体表物体表物体表物体表面发出的红外辐射面发出的红外辐射面发出的红外辐射面发出的红外辐射，，，，显示物体表面辐显示物体表面辐显示物体表面辐显示物体表面辐射能量密度的分布情况射能量密度的分布情况射能量密度的分布情况射能量密度的分布情况。。。。通过观察物体的红外热分布图通过观察物体的红外热分布图通过观察物体的红外热分布图通过观察物体的红外热分布图，，，，并并并并测量所需位置的温度测量所需位置的温度测量所需位置的温度测量所需位置的温度，，，，来判断设备故来判断设备故来判断设备故来判断设备故障所在的位置及程度障所在的位置及程度障所在的位置及程度障所在的位置及程度。。。。红外热像法红外热像法红外热像法红外热像法Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.5是被动的检测是被动的检测是被动的检测是被动的检测。。。。是非接触式的检测是非接触式的检测是非接触式的检测是非接触式的检测，，，，检测可以在检测可以在检测可以在检测可以在不干扰被检测对象的正常工作下进不干扰被检测对象的正常工作下进不干扰被检测对象的正常工作下进不干扰被检测对象的正常工作下进行行行行。。。。红外热成像检测的优点红外热成像检测的优点红外热成像检测的优点红外热成像检测的优点Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.5温度与辐射之间的关系是一个物理规温度与辐射之间的关系是一个物理规温度与辐射之间的关系是一个物理规温度与辐射之间的关系是一个物理规律律律律，，，，标定好的热像仪首先测出目标的辐标定好的热像仪首先测出目标的辐标定好的热像仪首先测出目标的辐标定好的热像仪首先测出目标的辐射射射射，，，，进而计算出温度进而计算出温度进而计算出温度进而计算出温度。。。。温度mperature辐射辐射辐射辐射tW温度与辐射温度与辐射温度与辐射温度与辐射Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.5热像仪热像仪热像仪热像仪－－－－红外辐射红外辐射红外辐射红外辐射Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.5由物体所发出的由物体所发出的由物体所发出的由物体所发出的紅紅紅紅外辐射在穿过大气到达测量外辐射在穿过大气到达测量外辐射在穿过大气到达测量外辐射在穿过大气到达测量系统时会受到衰减系统时会受到衰减系统时会受到衰减系统时会受到衰减，，，，而衰减主要来自气体分子而衰减主要来自气体分子而衰减主要来自气体分子而衰减主要来自气体分子((((水蒸气等水蒸气等水蒸气等水蒸气等))))和各种微粒和各种微粒和各种微粒和各种微粒((((尘埃尘埃尘埃尘埃、、、、雪雪雪雪、、、、冰晶等冰晶等冰晶等冰晶等))))的吸的吸的吸的吸收与散射收与散射收与散射收与散射。。。。气体分子吸收辐射气体分子吸收辐射气体分子吸收辐射气体分子吸收辐射，，，，而微粒散射辐射而微粒散射辐射而微粒散射辐射而微粒散射辐射。。。。{{{{水气水气水气水气(6.3(6.3(6.3(6.3µm);m);m);m);二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳,,,,硫和氮的氧化物等硫和氮的氧化物等硫和氮的氧化物等硫和氮的氧化物等((((2.72.72.72.7µmmmm和和和和15151515µm)m)m)m)}}}}影响穿透的因素影响穿透的因素影响穿透的因素影响穿透的因素（（（（一一一一））））Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.5大气衰减与波长密切相关大气衰减与波长密切相关大气衰减与波长密切相关大气衰减与波长密切相关。。。。在某些波长在某些波长在某些波长在某些波长，，，，几公里几公里几公里几公里的距离也只有很少的衰减的距离也只有很少的衰减的距离也只有很少的衰减的距离也只有很少的衰减，，，，而在另一些波长而在另一些波长而在另一些波长而在另一些波长，，，，经过经过经过经过几米的距离辐射就衰减得几乎没有什么了几米的距离辐射就衰减得几乎没有什么了几米的距离辐射就衰减得几乎没有什么了几米的距离辐射就衰减得几乎没有什么了。。。。大气衰减阻止了初始总辐射到达热像仪大气衰减阻止了初始总辐射到达热像仪大气衰减阻止了初始总辐射到达热像仪大气衰减阻止了初始总辐射到达热像仪。。。。如果不如果不如果不如果不利用校正措施利用校正措施利用校正措施利用校正措施，，，，那么随着距离增大那么随着距离增大那么随着距离增大那么随着距离增大，，，，测量的温度读测量的温度读测量的温度读测量的温度读数越来越偏小数越来越偏小数越来越偏小数越来越偏小。。。。影响穿透的因素影响穿透的因素影响穿透的因素影响穿透的因素（（（（二二二二））））Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.5吸收分子吸收分子吸收分子吸收分子透透透透射射射射率率率率近近近近红红红红外外外外中中中中红红红红外外外外远红远红远红远红外外外外波波波波长长长长053181415一般一般一般一般紅外紅外紅外紅外线热像仪使用的波段为线热像仪使用的波段为线热像仪使用的波段为线热像仪使用的波段为:短波短波短波短波(3µm~5µm);长波长波长波长波(8µm~14µm)红红红红外外外外线线线线在大气中穿透比在大气中穿透比在大气中穿透比在大气中穿透比较较较较好的波段好的波段好的波段好的波段，，，，通常通常通常通常称为称为称为称为“大气窗口大气窗口大气窗口大气窗口”。。。。红红红红外外外外热热热热成像成像成像成像检测检测检测检测技技技技术术术术，，，，就就就就是利用了所是利用了所是利用了所是利用了所谓谓谓谓的的的的“大气窗口大气窗口大气窗口大气窗口”。。。。短波窗口在短波窗口在短波窗口在短波窗口在1~51~51~51~5μμμμmmmm之之之之间间间间，，，，而而而而长长长长波窗口波窗口波窗口波窗口则则则则是在是在是在是在8~148~148~148~14μμμμmmmm之之之之间间间间大气窗口大气窗口大气窗口大气窗口Fluke热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部热像仪事业部EverythingNeededforEverydayImaging2010.5完全吸收体也是完全辐射源完全吸收体也是完全辐射源完全吸收体也是完全辐射源完全吸收体也是完全辐射源。。。。数学公式表述为数学公式表述为数学公式表述为数学公式表述为：：：：αααα((((λλλλ)=)=)=)=εεεε((((λλλ