發布日期:2022-10-09 點擊率:32
紅外測溫儀傳感器是用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。它是一種不可見光,其光譜位于可見光中紅色以外,所以稱紅外線。
工程上把紅外線占據在電磁波譜中的位置(波段)分為:近紅外、中紅外、遠紅外、極遠紅外四個波段。任何物質,只要它本身具有一定的溫度(高于零度),都能輻射紅外線。
紅外測溫儀傳感器的測量基礎原理
首先了解一下紅外光。紅外光是太陽光譜的一部分,紅外光的大特點就是具有光熱效應,輻射熱量,它是光譜中大光熱效應區。紅外光一種不可見光,與所有電磁波一樣,具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。紅外光在真空中的傳播速度為300000Km/s。紅外光在介質中傳播會產生衰減,在金屬中傳播衰減很大,但紅外輻射能透過大部分半導體和一些塑料,大部分液體對紅外輻射吸收非常大。
不同的氣體對其吸收程度各不相同,大氣層對不同波長的紅外光存在不同的吸收帶。研究分析表明,對于波長為1——5μm、 8——14μm區域的紅外光具有比較大的“透明度”。即這些波長的紅外光能較好地穿透大氣層。自然界中任何物體,只要其溫度在零度之上,都能產生紅外光輻射。紅外光的光熱效應對不同的物體是各不相同的,熱能強度也不一樣。例如,黑體(能全部吸收投射到其表面的紅外輻射的物體)、鏡體(能全部反射紅外輻射的物體)、透明體(能全部穿透紅外輻射的物體)和灰體(能部分反射或吸收紅外輻射的物體)將產生不同的光熱效應。
嚴格來講,自然界并不存在黑體、鏡體和透明體,而絕大部分物體都屬于灰體。上述這些特性就是把紅外光輻射技術用于衛星遙感遙測、紅外跟蹤等軍事和科學研究項目的重要理論依據。
紅外輻射的物理本質是熱輻射。物體的溫度越高,輻射出來的紅外線越多,紅外輻射的能量就越強。研究發現,太陽光譜各種單色光的熱效應從紫色光到紅色光是逐漸增大的,而且大的熱效應出現在紅外輻射的頻率范圍內,因此人們又將紅外輻射稱為熱輻射或熱射線。
紅外輻射的基本定律
基爾霍夫定律:在一定溫度下,地物單位面積上的輻射通量W和吸收率之比,對于任何物體都是一個常數,并等于該溫度下同面積黑體輻射通量W。在給定的溫度下,物體的發射率=吸收率(同一波段);吸收率越大,發射率也越大。
地物的熱輻射強度與溫度的四次方成正比,所以,地物微小的溫度差異就會引起紅外輻射能量的明顯變化。這種特征構成了紅外遙感的理論基礎。
玻耳茲曼定律:即黑體總輻射通量隨溫度的增加而迅速增加,它與溫度的四次方成正比。因此,溫度的微小變化,就會引起輻射通量密度很大的變化。是紅外裝置測定溫度的理論基礎。
維恩位移定律:隨著溫度的升高,輻射大值對應的峰值波長向短波方向移動。
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