紅外溫度計——精確測量溫度的新方法

2020-12-22 電子產品世界

  紅外溫度計廣泛用於消費和工業應用。紅外溫度計的一些優勢包括:

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/117165.htm

  ● 響應迅速(ms級別),用戶在單位時間周期中能獲得更多信息;

  ● 可測量移動、旋轉或振動對象的溫度;

  ● 可以測量較高的溫度(超過1500°C),而接觸式溫度計難以支持這麼高的溫度,而且壽命也較短;

  ● 不會發生機械損壞,也不會汙染被測量物的表面(如塗漆面、食物、軟塑料);

  ● 不會影響測量對象,因而可測量所有對象的溫度。此外也適用於導熱性較高的物體,這些物體只要受到接觸,溫度就會改變(如玻璃、木頭、小型物體或極薄的物體);

  ● 檢測正在製造的實際產品,不是進程的另一部分;

  ● 檢測危險或無法接觸對象的溫度,傳統溫度計此時是無法使用的;

  ● 其準確度與傳統溫度計相當。

  紅外溫度計的工作原理

  紅外溫度計的底層技術原理是所有物體都具有放射性,會在電磁輻射頻譜上的紅外區域出現波長。紅外區是人眼可視區域之外的電磁輻射區域(藍到紅,0.4-0.75 um)。由於IR輻射主要由熱量生成,因此又稱為熱輻射。圖1顯示的是電磁頻譜。

  所有物體的輻射都取決於物體的溫度。黑色體的光譜輻射特點理論上可用普朗克定律計算。黑色體會吸收照射到其自身之上的所有電磁輻射。普朗克定律給出了波長同黑色體輻射強度關係的函數。圖2顯示了有關溫度的函數關係。

  從圖2可以看出,曲線顯然不會交叉,這就是說不同波長的輻射強度是溫度的嚴格函數。通過檢測輻射強度,我們就能確定物體的溫度。溫度升高,輻射頻譜每個波長上的強度也會增加。這就是說,我們檢測其輻射強度就能遠程確定物體溫度。如果物體溫度上升,就會發出暗紅光,溫度進一步上升,就會轉而發出淺紅和亮白光。太陽溫度為6000 K,人眼所適應看到的太陽輻射就是白光。

  如果被檢測的物體溫度低於400℃,我們需要的輻射檢測器必須能檢測出比可見頻譜波長大得多的波長。我們需要的檢測器要能夠對10 µm波長左右的紅外區非常敏感(也叫作熱輻射區)。目前可用的各種感應器能準確檢測和測量3到20µm的紅外(IR)波長區。以溫差電堆作為感應器的IR溫度計通過物體發出的IR輻射檢測溫度。


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