《紅外測溫系統(tǒng)》PPT課件

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1、2021/7/231.引言2.紅外測溫儀測溫原理介紹3.紅外測溫儀的工作原理4.紅外測溫儀的光學(xué)系統(tǒng)5.紅外測溫儀的電路設(shè)計6.總結(jié)致謝2021/7/231.引言溫度是工業(yè)生產(chǎn)中很普遍、很重要的一個熱工參數(shù)，許多生產(chǎn)工藝過程均要求對溫度進行監(jiān)視和控制，特別是在化工、食品等行業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度的測量和控制直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。傳統(tǒng)的接觸式測溫儀表如熱電偶、熱電阻等，因要與被測物質(zhì)進行充分的熱交換，需經(jīng)過一定的時間后才能達到熱平衡，存在著測溫的延遲現(xiàn)象，故在使用過程中存在一定的使用局限。紅外測溫儀屬于非接觸的實時測

2、溫裝置。2021/7/232.紅外測溫儀的原理一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布——與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。2021/7/23根據(jù)斯特藩—玻耳茲曼定理黑體的輻出度Pb(Τ)與溫度Τ的四次方成正比，即：式中，Pb(T)—溫度為T時，單位時間從黑體單位面積上輻射出的總輻射能，稱為總輻射度；σ—斯特藩—玻耳茲曼常量；T—物體溫度。式（2）中

3、黑體的熱輻射定律正是紅外測溫技術(shù)的理論基礎(chǔ)。如果在條件相同情況下，物體在同一波長范圍內(nèi)輻射的功率總是小于黑體的功率，即物體的單色輻出度Pb(Τ)小于黑體的單色黑度ε(λ)，即實際物體接近黑體的程度。ε(λ)=P(T)/Pb(T)考慮到物體的單色黑度ε(λ)是不隨波長變化的常數(shù)，即ε(λ)=ε，稱此物體為灰體。它是隨不同物質(zhì)而值不同，即使是同一種物質(zhì)因其結(jié)構(gòu)不同值也不同，只有黑體ε=1，而一般灰體0<ε<1，由式(2)可得：所測物體的溫度為：式(4)正是物體的熱輻射測溫的數(shù)學(xué)描述。2021/7/233.紅外測溫儀工作原

4、理工作原理為輻射體發(fā)出的紅外輻射，進入光學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)調(diào)制器把紅外輻射調(diào)制成交變輻射，由探測器轉(zhuǎn)變成為相應(yīng)的電信號。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路，并按照儀器內(nèi)的算法和目標發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標的溫度值，并顯示在液晶屏上。2021/7/234.紅外測溫儀的光學(xué)系統(tǒng)紅外測溫儀的光學(xué)系統(tǒng)由菲涅爾光學(xué)透鏡和濾光片組成。將該光學(xué)透鏡置于紅外熱釋電傳感器上。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當(dāng)被測物從透鏡前經(jīng)過時，發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”

5、進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。2021/7/23熱釋電探測器熱釋電紅外探測器的結(jié)構(gòu)通常由熱釋電晶體、氧化膜、濾光鏡片、結(jié)型場效應(yīng)管FET和電阻等部分組成。當(dāng)交變的紅外線照射到晶體表面時，晶體溫度迅速變化，這時才發(fā)生電荷的變化，從而形成一個明顯的外電場，這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。采用雙探測元熱釋電紅外傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖所示。該傳感器將兩個特性相同的熱釋電晶體逆向串聯(lián)，用來防止其他紅外光引起傳感器誤動作。另外，當(dāng)環(huán)境溫度改變時，兩個晶體的參數(shù)會同時發(fā)生變化，這樣可以相

6、互抵消，避免出現(xiàn)檢測誤差。該傳感器使用時，D端（漏極）接電源正極，G端（柵極）接電源負極，s端（源極）為信號輸出。2021/7/235.紅外測溫儀的電路設(shè)計熱釋電傳感器與溫度儀的連接框圖：將傳感器的D、S、E分別與測量電路中標的D、S、E連接起來即可。2021/7/23測量電路D、S、E端分別對應(yīng)了熱釋電探測器的D、S、G，其中D為場效應(yīng)管漏極接+12V的電源，S為經(jīng)過熱釋電探測器轉(zhuǎn)換后的電信號輸出，E為場效應(yīng)管的負極接地。由S端輸入的信號經(jīng)過A1放大電路，A2濾波電路，A3積分電路，通過輸出端口輸入后續(xù)的積分顯示電

7、路。2021/7/23積分顯示電路顯示部分由多位液晶顯示驅(qū)動器ICL7106和標準段式液晶顯示屏EDS801及其他一些元器件組成。經(jīng)過測量電路處理過的信號，經(jīng)過輸入端口進入A/D轉(zhuǎn)換電路，ICL7106進行A/D轉(zhuǎn)換，再與標準段的EDS801顯示屏顯示出被測物的溫度。2021/7/23電源電路該系統(tǒng)電源電路如圖所示。該系統(tǒng)采用12V直流電源供電。將220V交流電通過變壓器T降壓，全橋U整流，C10濾波，為系統(tǒng)提供12V直流電壓。2021/7/236.總結(jié)紅外測溫技術(shù)隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展日趨完善,以其非接觸和快速測溫的優(yōu)

8、點，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和科學(xué)研究方面都有著廣泛的用途。開發(fā)更新型的紅外測溫技術(shù)，完善紅外測溫儀的性能是時代發(fā)展的要求。2021/7/23謝謝各位評委老師！