紅外線溫度計原理及應用

2020-12-22 凱睿科儀

在自然界中,一切自身溫度高於絕對零度的物體都會不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體紅外輻射能量的大小及其按波長的分布 ,這跟它的表面溫度有著十分密切的關係。因此通過測量物體自身所包含輻射的紅外能量,便可以準確地測量出它的表面溫度,這些就是紅外輻射測溫所依靠的客觀基礎。

今天我們就來解析紅外溫度計,了解它的原理以及應用。

1. 紅外線溫度計的原理

紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。在光學系統視場內的目標紅外輻射能量被匯集,視場的大小根據測溫儀的光學零件及其位置確定。紅外能量在光電探測器上聚焦而且轉變為相應的電信號。這個信號會經過放大器和信號處理電路,而且按照儀器內療的算法和目標發射率校正後轉變成被測量目標的溫度值。另外還要考慮到目標和測溫儀所處的環境條件,如溫度、汙染、汙染和幹擾等因素對性能指標的影響以及修正方法。

① 1800年人類發現紅外線輻射,第二次大戰之後,應用紅外線與表面溫度的關係製成溫度計的研究和商品,大量湧現

②紅外線溫度計,根據物體所發射出來的紅外線測溫;

紅外線溫度計測溫時不發射紅外線

③所有物體在絕對溫度(-273℃)以上皆會發射紅外線

④每種物體之紅外線輻射率ε(emissivity)皆不同,使用紅外線溫度計量測溫度時必須設定輻射率,藉以換算成正確溫度值

⑤ 紅外線溫度計可藉由吸收計算紅外線量,通過望遠鏡遠端遙測溫度,一般商業化機型,可遙測數百公尺外之電線接頭溫度

2. 紅外線溫度計應用範例

①防疫

快速篩檢群眾中溫度異常者;快速篩檢動物、家畜中溫度異常者;這一點在今年的疫情中已經有所表現。

②農牧/農產

冷凍食品的保存溫度量測;腐爛發酵食品或水果的檢出;家畜寵物健康溫度管理

③建築

確認牆壁、門窗的隔熱效果;確認冷氣、空調空氣循環是否均勻;查驗斷路器、電線、插座是否超載

④偵探

確認短時間內,是否有人用過:電器、電話、電腦、汽機車。

⑤汽機車安全檢查

快速檢查輪胎溫度是否異常,以便進行充氣或洩壓。

檢查不工作的火星塞,熄火的汽缸還有燃料噴頭的溫度。

診斷車輛冷卻系統並且找到冷煤洩漏點。

檢測電氣接點或者保險絲是否有異常。

3. 紅外線額溫槍優缺點

紅外線溫度計量測時易受到外在光線及輻射幹擾,譬如說以耳溫槍當作額溫槍使用時,因為有其他外在之光源及輻射幹擾,會造成精密度下降之現象

紅外線額溫槍優點:

①快速測溫:免除更換保護套,操作迅速

②免接觸,避免了被測者不適,免除感染機會

③免除耗材成本,不需要加套保護套測溫,無耗材

④可快速篩檢群體中溫度異常之個人,再用耳溫槍確認其真實體溫,節約測量耗時,節省成本

紅外線額溫槍的缺點:

①易受到外在光線及輻射幹擾

②體外溫度易受環境溫度影響,跟體內實際溫度有所差距,(例如:位於冷藏室工作之人員,其額溫一定偏低)

③化妝品及膚色,因為紅外線輻射率不同,會影響顯示溫度精度

最後分享一下哪些物質是適合紅外線溫度計測量的以及哪些是不適合用紅外線溫度計進行測量的。

①下列物質有較高的發射率,且很適合紅外的溫度計測量:

衣物、塑膠、玻璃、陶器、皮膚、水及水溶液、牛奶、樹木、植物、土壤

②下列物質有較低的發射率特性,不適合紅外溫度計測量:

黃金、鋁、任何發光物體

③具有鏡面反光效果之材質不易以紅外線方式量測,(例如:不鏽鋼、鋁合金…等)

解決方法:量測會反光之物件,可在物體表面以不反光之黑色漆噴塗

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