紅外熱成像原理及如何選紅外熱成像儀

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1、紅外熱像儀原理-Telops紅外專家教你如何選擇紅外熱像儀之一紅外熱像儀原理是紅外熱像儀利用紅外探測器讀取被測物表面紅外輻射率分布，通過普朗克定律將輻射率換算成溫度數(shù)值，并根據(jù)被測物的溫度分部規(guī)律，將溫度數(shù)值并轉(zhuǎn)換成人眼可識別的圖像，并以不同顏色顯示物體表面溫度分布的一套科學(xué)方法。測溫原理紅外線熱成像技術(shù)的測溫原理來自于普朗克定律成像原理紅外熱像儀成像原理是利用光學(xué)成像物鏡接受被測目標(biāo)的紅外輻射能量，并按照原有的空間順序分布反映到紅外焦平面探測器的光敏元上，紅外探測器會將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放

2、大處理、轉(zhuǎn)換或標(biāo)準(zhǔn)視頻信號通過顯示器顯示出紅外熱像圖。這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。通過軟件設(shè)置，紅外熱像儀會自動給熱圖像的上面的不同溫度標(biāo)定不同的顏色。紅外熱成像步驟1.被探測目標(biāo)發(fā)出紅外輻射加背景反射到目標(biāo)的紅外輻射==》2.步驟1的輻射能量經(jīng)過大氣衰減加大氣溫度的綜合輻射==》3.前2個(gè)步驟輻射能量經(jīng)過鏡頭衰減加鏡頭溫度的綜合輻射==》4.前面的輻射能量到達(dá)紅外探測器進(jìn)行光電反應(yīng)==》5.經(jīng)過電子電路放大并輸送到顯示器顯示出圖像原理適用范圍本原理適用于所有紅外測溫跟成像儀器，其他類似產(chǎn)

3、品的原理，比如紅外線熱成像夜視儀成像原理,紅外夜視望遠(yuǎn)鏡原理,紅外熱成像攝像機(jī)成像原理,紅外線攝像頭原理也都跟跟紅外熱像儀使用相同的原理。紅外熱像儀原理使人類超越了視覺的只能看到可見光的限制，通過熱像儀我們可以看到物體表面的溫度分布狀況。它的利用為人們進(jìn)行測溫增加了新的方法，這種方法被稱為遙感測溫。紅外測溫原理-Telops紅外專家教你如何選擇紅外熱像儀之二理論基礎(chǔ)紅外測溫原理的理論基礎(chǔ)是普朗克定律。對于理想的輻射源———黑體而言,輻射能量（輻射強(qiáng)度）與溫度的關(guān)系符合普朗克定律,即:Mλ=C1/λ5

4、?1/eC2/λT-1如右圖表示：普朗克定律揭示了輻射強(qiáng)度與黑體溫度和響應(yīng)波長的相互依賴關(guān)系,其中Mλ是T溫度下、λ波長處、單位面積黑體的輻射功率,C1、C2為常數(shù),e為自然對數(shù)的底，等于2.718,T為熱力學(xué)溫度。溫度與輻射強(qiáng)度的關(guān)系輻射能量隨著溫度升高而增加,這是紅外輻射理論的出發(fā)點(diǎn),也是紅外熱像儀的設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。波長與輻射強(qiáng)度的關(guān)系根據(jù)維恩位移定律,即:T?λm=2897.8(μm?K),其中T為熱力學(xué)溫度,λm為峰值響應(yīng)波長。根據(jù)公式，我們可以發(fā)現(xiàn)輻射峰值波長隨著溫度升高而變短，即從長波向

5、短波方向移動。這個(gè)公式也說明了為什么測高溫必須要用中波紅外熱像儀,低溫則需要長波紅外熱像儀。峰值與測溫準(zhǔn)確性的關(guān)系通過上圖我們發(fā)現(xiàn)輻射強(qiáng)度隨溫度的變化率,短波和中波處比長波處大,即短波和中波紅外熱像儀相對信噪比高(靈敏度高),抗干擾性強(qiáng)。因此我們需要根據(jù)被測目標(biāo)的峰值波長來選擇紅外熱像儀的波段。如何提高測溫精度理論上，C1、C2為常數(shù)，他們和e都是恒定值。λ也很容易被測到準(zhǔn)確數(shù)值，黑體的輻射率為1.只要知道輻射能量值Mλ，我們就能夠得到絕對準(zhǔn)確的熱力學(xué)溫度。但是，測溫的準(zhǔn)確性受到以下4點(diǎn)挑戰(zhàn)：1.由

6、于大自然中不存在黑體，我們所有的被測目標(biāo)都被看做是灰體，灰體的輻射率是小于1的2.大氣對紅外輻射會有衰減作用，同時(shí)大氣本身的溫度也會帶來紅外輻射3.紅外鏡頭的衰減作用，同時(shí)鏡頭本身的溫度也會帶來紅外輻射4.紅外探測器本身也具有紅外輻射這四點(diǎn)問題以及如何最小化他們的影響，我們會在后面的4個(gè)章節(jié)為大家正對性講解，并向大家介紹Telops的紅外科學(xué)家為提高準(zhǔn)確測溫所做的努力。通過這些基本的紅外測溫原理的介紹，我們相信您能夠?qū)t外熱像儀如何工作有了進(jìn)一步的認(rèn)識。被測物發(fā)射率對紅外熱像儀測溫精度的影響-Tel

7、ops紅外專家教你如何選擇紅外熱像儀之三本文通過實(shí)驗(yàn)探索被測目標(biāo)發(fā)射率與測溫精度的關(guān)系。測溫實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)使用近距離探測，因而可以忽略大氣衰減，把被測物表面看做滿足灰體模型，抵達(dá)紅外探測器的輻射總能量應(yīng)為被測物紅外輻射的能量與目標(biāo)反射的環(huán)境輻射能量之和，以此我們立式1：Ｌｍ＝εＬｔ＋（１－ε）Ｌｂ式中Ｌｍ為到達(dá)鏡頭前的總輻射亮度，Ｌｔ為目標(biāo)的輻射亮度，Ｌｂ為環(huán)境的輻射亮度，ε為目標(biāo)表面發(fā)射率。因?yàn)榛殷w的反射和發(fā)射均是漫反射，所以輻射亮度Ｌ與輻射出射度Ｍ存在如下關(guān)系，式2：Ｌ＝Ｍπ，由普朗克輻射定律，立式

8、：Ｍｔ＝∫?１４?８?ｄλ(ｃ１λ－５)／(ｅｃ２／λＴｔ?－１)，（３）Ｍｂ＝∫?１４?８?ｄλ(ｃ１λ－５)?／(ｅｃ２／λＴｔ?－１)，（４）式中Ｍｔ為目標(biāo)的輻射出射度，Ｍｂ為環(huán)境的輻射出射度，Ｔｔ為目標(biāo)絕對溫度，Ｔｂ為環(huán)境絕對溫度，λ為波長，ｃ１為第一輻射常數(shù)（３７４１８×１０－１６Ｗ·ｍ２），ｃ２為第二輻射常數(shù)（１４３８８×１０－２ｍ·Ｋ）。將式（２）、（３）、（４）代入式（１）得：Ｌｍ＝ε/π∫?１４?８?ｄλ(ｃ１λ－５?)/(ｅｃ２／λＴｔ?－１)