紅外測(cè)溫傳感器的介紹及原理分析
2020-06-30 16:37:06閱讀量:564
紅外測(cè)溫傳感器是一種利用紅外線來(lái)測(cè)量溫度的設(shè)備。
溫度測(cè)量技術(shù):
介紹
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的接觸式測(cè)溫方式以不能滿足現(xiàn)代一些領(lǐng)域的測(cè)溫需求,對(duì)非接觸、遠(yuǎn)距離測(cè)溫技術(shù)的需求越來(lái)越大。普通溫度測(cè)量技術(shù)經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展已近于成熟。目前,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日益需要的是在特殊條件(如高溫、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)電磁場(chǎng)條件下或較遠(yuǎn)距離)下的溫度測(cè)量技術(shù)。
測(cè)量技術(shù)
非接觸式紅外測(cè)溫也叫輻射測(cè)溫,一般使用熱電型或光電探測(cè)器作為檢測(cè)元件。此溫度測(cè)量系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,可以實(shí)現(xiàn)大面積的測(cè)溫,也可以是被測(cè)物體上某一點(diǎn)的溫度測(cè)量;可以是便攜式,也可以是固定式,并且使用方便;它的制造工藝簡(jiǎn)單,成木較低,測(cè)溫時(shí)不接觸被測(cè)物體,具有響應(yīng)時(shí)間短、不干擾被測(cè)溫場(chǎng)、使用壽命長(zhǎng)、操作方便等一系列優(yōu)點(diǎn),但利用紅外輻射測(cè)量溫度,也必然受到物體發(fā)射率、測(cè)溫距離、煙塵和水蒸氣等外界因素的影響,其測(cè)量誤差較大。
在這種溫度測(cè)量技術(shù)中紅外溫度傳感器的選擇是非常重要的,而且不僅在點(diǎn)溫度測(cè)量中要使用紅外溫度傳感器,大面積溫度測(cè)量也可使用紅外溫度傳感器。采用紅外溫度傳感器這種溫度測(cè)量技術(shù),它具有溫度分辨率高、響應(yīng)速度快、不擾動(dòng)被測(cè)目標(biāo)溫度分布場(chǎng)、測(cè)量精度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn);另外紅外溫度傳感器的種類較多,發(fā)展非??欤夹g(shù)比較成熟。
傳感器
紅外溫度傳感器按照測(cè)量原理可以分為兩類:光電紅外溫度傳感器和熱電紅外溫 度傳感器。本紅外測(cè)溫儀選用熱電紅外溫度傳感器。熱電紅外溫度傳感器是利用紅外輻射的熱效應(yīng),通過(guò)溫差電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)和熱敏電阻等來(lái)測(cè)量所吸收的紅外輻射,間接地測(cè)量輻射紅外光物體的溫度。 現(xiàn)代非接觸故障檢測(cè)技術(shù)的需求選用了型號(hào)為北京德潤(rùn)豐DOS系列溫度傳感器。它的測(cè)量距離大約為1-30米,測(cè)量回應(yīng)時(shí)間大約為0-999秒。可以直接輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)、電偶輸出及數(shù)字輸出。
原理
紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫原理是黑體輻射定律,眾所周知,自然界中一切高于絕對(duì)零度的物體都在不停向外輻射能量,物體的向外輻射能量的大小及其按波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的聯(lián)系,物體的溫度越高,所發(fā)出的紅外輻射能力越強(qiáng)。黑體的光譜輻射出射度由普朗克公式確定,即:
下圖1-1是不同溫度下的黑體光譜輻射度圖:
從上圖中曲線可以看出黑體輻射具有幾個(gè)特征:
① 在任何溫度下,黑體的光譜輻射度都隨著波長(zhǎng)連續(xù)變化,每條曲線只有一個(gè)極大值;
② 隨著溫度的升高,與光譜輻射度極大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)減小。這表明隨著溫度的升高,黑體輻射中的短波長(zhǎng)輻射所占比例增加;
溫度測(cè)量技術(shù):
介紹
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的接觸式測(cè)溫方式以不能滿足現(xiàn)代一些領(lǐng)域的測(cè)溫需求,對(duì)非接觸、遠(yuǎn)距離測(cè)溫技術(shù)的需求越來(lái)越大。普通溫度測(cè)量技術(shù)經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展已近于成熟。目前,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展日益需要的是在特殊條件(如高溫、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)電磁場(chǎng)條件下或較遠(yuǎn)距離)下的溫度測(cè)量技術(shù)。
測(cè)量技術(shù)
非接觸式紅外測(cè)溫也叫輻射測(cè)溫,一般使用熱電型或光電探測(cè)器作為檢測(cè)元件。此溫度測(cè)量系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,可以實(shí)現(xiàn)大面積的測(cè)溫,也可以是被測(cè)物體上某一點(diǎn)的溫度測(cè)量;可以是便攜式,也可以是固定式,并且使用方便;它的制造工藝簡(jiǎn)單,成木較低,測(cè)溫時(shí)不接觸被測(cè)物體,具有響應(yīng)時(shí)間短、不干擾被測(cè)溫場(chǎng)、使用壽命長(zhǎng)、操作方便等一系列優(yōu)點(diǎn),但利用紅外輻射測(cè)量溫度,也必然受到物體發(fā)射率、測(cè)溫距離、煙塵和水蒸氣等外界因素的影響,其測(cè)量誤差較大。
在這種溫度測(cè)量技術(shù)中紅外溫度傳感器的選擇是非常重要的,而且不僅在點(diǎn)溫度測(cè)量中要使用紅外溫度傳感器,大面積溫度測(cè)量也可使用紅外溫度傳感器。采用紅外溫度傳感器這種溫度測(cè)量技術(shù),它具有溫度分辨率高、響應(yīng)速度快、不擾動(dòng)被測(cè)目標(biāo)溫度分布場(chǎng)、測(cè)量精度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn);另外紅外溫度傳感器的種類較多,發(fā)展非??欤夹g(shù)比較成熟。
傳感器
紅外溫度傳感器按照測(cè)量原理可以分為兩類:光電紅外溫度傳感器和熱電紅外溫 度傳感器。本紅外測(cè)溫儀選用熱電紅外溫度傳感器。熱電紅外溫度傳感器是利用紅外輻射的熱效應(yīng),通過(guò)溫差電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)和熱敏電阻等來(lái)測(cè)量所吸收的紅外輻射,間接地測(cè)量輻射紅外光物體的溫度。 現(xiàn)代非接觸故障檢測(cè)技術(shù)的需求選用了型號(hào)為北京德潤(rùn)豐DOS系列溫度傳感器。它的測(cè)量距離大約為1-30米,測(cè)量回應(yīng)時(shí)間大約為0-999秒。可以直接輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)、電偶輸出及數(shù)字輸出。
原理
紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫原理是黑體輻射定律,眾所周知,自然界中一切高于絕對(duì)零度的物體都在不停向外輻射能量,物體的向外輻射能量的大小及其按波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的聯(lián)系,物體的溫度越高,所發(fā)出的紅外輻射能力越強(qiáng)。黑體的光譜輻射出射度由普朗克公式確定,即:
下圖1-1是不同溫度下的黑體光譜輻射度圖:

圖1-1 不同溫度下的黑體光譜輻射度
從上圖中曲線可以看出黑體輻射具有幾個(gè)特征:
① 在任何溫度下,黑體的光譜輻射度都隨著波長(zhǎng)連續(xù)變化,每條曲線只有一個(gè)極大值;
② 隨著溫度的升高,與光譜輻射度極大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)減小。這表明隨著溫度的升高,黑體輻射中的短波長(zhǎng)輻射所占比例增加;
③ 隨著溫度的升高,黑體輻射曲線全面提高,即在任一指定波長(zhǎng)處,與較高溫度相應(yīng)的光譜輻射度也較大,反之亦然。
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