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                                                                                                  深圳市福田區華強北路華聯(lián)發(fā)大廈602室

                                                                                                什么是紅外輻射？

                                                                                                紅外 (IR) 溫度計是一種通過(guò)檢測和量化測量目標發(fā)射的紅外輻射能量來(lái)確定物體溫度的傳感器。紅外溫度計非常像人的眼睛。眼睛的晶狀體就像

                                                                                                光學(xué)元件，物體發(fā)出的輻射（光子流）在大氣中通過(guò)該元件到達光敏層（視網(wǎng)膜），然后被轉化為信號并被傳送到大腦。圖 3 顯示了紅外測溫系

                                                                                                統的工作原理。

                                                                                                1.png

                                                                                                各種形式的物質(zhì)只要溫度高于絕對零度（-273.15°C / -459.8°F），都會(huì )根據其溫度發(fā)射紅外輻射，稱(chēng)為特征輻射。輻射的原因在于內部分子的機

                                                                                                械運動(dòng)。這種運動(dòng)的強度取決于物體的溫度。由于分子運動(dòng)代表電荷位移，這種輻射是電磁輻射（光子粒子）。 這些光子以光速運動(dòng)，且運行規

                                                                                                律符合已知的光學(xué)原理。它們可以被偏轉，用透鏡聚焦或被反射表面反射。這種輻射的光譜范圍為 0.7 至 1000μm。因此，這種輻射通常用肉眼

                                                                                                看不到，見(jiàn)圖 4。

                                                                                                2.png

                                                                                                然而，光譜中人眼不可見(jiàn)部分所包含的能量是可見(jiàn)部分的 100,000 倍。這正是紅外測量技術(shù)的理論依據。從圖 5 中可以看出，隨著(zhù)目標溫度的升

                                                                                                高，輻射量逐漸向波段較短的區域移動(dòng)，且物體在不同溫度下的輻射曲線(xiàn)相互不重疊。整個(gè)波長(cháng)范圍內的輻射能量（每條曲線(xiàn)下方的區域）增長(cháng)

                                                                                                至溫度的四次方。這些關(guān)系由 Stefan 和 Boltzmann 于 1879 年發(fā)現，標明可以從輻射信號中測量出明確的溫度。


                                                                                                圖 5 顯示了物體在不同溫度下的典型輻射。如前所述，物體在高溫下會(huì )發(fā)出少量可見(jiàn)光。因此，每個(gè)人都可以看到物體在非常高溫的環(huán)境下

                                                                                                （600°C 以上）發(fā)出紅色到白色的光線(xiàn)。經(jīng)驗豐富的鋼鐵工人甚至可以從顏色上非常準確地估算出鋼鐵的溫度。從 20 世紀 30 年代開(kāi)始，鋼鐵

                                                                                                行業(yè)便開(kāi)始使用經(jīng)典的隱絲式高溫計。

                                                                                                3.png

                                                                                                從圖 5 中可以看出，應以此為目標：盡可能在寬的范圍內設置紅外溫度計，以獲取更多的能量（對應于曲線(xiàn)下方的區域）或者目標發(fā)出的信號。

                                                                                                然而，在某些情況下，這種做法并不總是有利的。例如，在圖 5 中，當溫度升高是，輻射強度在 2 μm 處增加量遠遠高于在 10 μm 處的。每單位

                                                                                                溫差下的輻射差異越大，紅外溫度計的測量精度便越高。根據維恩位移定律(Wien's Displacement Law)，隨著(zhù)溫度的升高，物體的輻射量最大值

                                                                                                將向短波方向移動(dòng)，因此，波長(cháng)范圍將取決于高溫計的溫度測量范圍。在低溫環(huán)境下，在 2 μm 處工作的紅外溫度計將在溫度低于 600°C 時(shí)由于

                                                                                                輻射能量太少而幾乎看不到任何東西，從而停止工作。使用針對不同波長(cháng)范圍的測量?jì)x器的另一個(gè)原因在于一些被稱(chēng)為非灰體（玻璃、金屬和塑

                                                                                                料薄膜）的材料的輻射率模式。圖 5 顯示了理想材料——所謂黑體的輻射情況。然而，許多物體在相同溫度下會(huì )發(fā)出少量的輻射。實(shí)際輻射量與

                                                                                                黑體的輻射量的比稱(chēng)為(ε)輻射率 ，輻射率的最大值為 1（與理想的黑體相對應的物體），最小值為 0。輻射率小于 1 的物體被稱(chēng)為灰體。輻射率

                                                                                                還取決于溫度和波長(cháng)的物體被稱(chēng)為非灰體。此外，輻射的總和包括被吸收部分 (A)、被反射部分 (R) 和透射部分 (T) ，等于 1。（請參見(jiàn)下面的公

                                                                                                式和圖 6）


                                                                                                A + R + T = 1 (1) 


                                                                                                實(shí)心體不會(huì )透射紅外光 (T = 0)。根據基爾霍夫定律，物體吸收的所有輻射（導致物體溫度升高）之后將被該物體輻射出去。則對于吸收率和輻射

                                                                                                率來(lái)說(shuō)：


                                                                                                A ? E = 1 – R (2) 

                                                                                                4.png

                                                                                                T理想的黑體也不會(huì )發(fā)生反射 (R = 0)，所以 E = 1。

                                                                                                許多非金屬材料，如木材、塑料、橡膠、有機材料、巖石或混凝土的表面很少發(fā)生反射，因此其輻射率通常較高，在 0.8 和 0.95 之間（參見(jiàn)大多

                                                                                                數常見(jiàn)材料的輻射率值列表）。相比之下，金屬材料 - 特別是那些表面經(jīng)過(guò)拋光處理或者表面光亮的金屬 -它 的發(fā)射率約為 0.1。紅外測溫儀通過(guò)

                                                                                                提供可自主設定發(fā)射率參數的功能項來(lái)彌補這一點(diǎn)，另請參見(jiàn)圖 7(see 參見(jiàn)大多數金屬的輻射率值)。


                                                                                                我們的應用工程師可以針對您的目標材料、溫度范圍和應用類(lèi)型，幫助您選擇合適的紅外測溫傳感器。

                                                                                                5.png

                                                                                                相關(guān)產(chǎn)品（）
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