在19世纪初,威廉赫谢尔在重复牛顿的棱镜实验时,发现在可见光低频段区域中有热量存在,这些热量由红外辐射产生,后来证实辐射是红外线最重要的特征之一。1900年,普朗克对黑体辐射能量与温度和波长的关系进行了研究,并最终推导出了普朗克辐射定律。从此以后,红外测温技术进入了全面发展阶段。利用红外线和某些特殊的物质相互作用能产生各种效应的原理,就可以制造出各种不同类型的红外焦平面。目前比较常见的红外探测器主要有光子探测器和热探测器两种。光子探测器包括光伏探测器、光电导探测器和量子阱探测器等。27817
只有在温度非常低的情况下,光子探测器的性能才能有优异的体现。热探测器包括热电偶和热电堆、热释电探测器以及测辐射热计等。热探测器对工作温度的要求与光子探测器要相比就要宽松得多,在常温下都可以工作,能在常温下工作的红外探测器无需致冷设备,因此通常叫做非制冷红外探测器。热红外探测器中应用比较广泛的是热释电探测器和测辐射热计。而热释电探测器要比测辐射热计发展更加成熟。红外热成像测温技术就是在红外焦平面技术成熟发展基础上产生的。作为一门全新的测温技术,其最大的特点就是非接触式测温。此外,与传统的测温方式相比,它还有很多优点:
(1) 测温准确度高。因为红外测温技术避免了测温仪与被测物体之间直接接触,不会影响被测物体温度场的分布,这样就可以保证测温具有很高的准确度,高性能的红外测温仪可以分辨0.01℃的温度差。 论文网
(2) 测温速度快。红外测温仪对温度的响应速度非常快,可以进行实时、快速的跟踪测量。此优点使红外测温技术广泛应用于钢铁、电力、森林防火等诸、多方面。
(3) 测温范围宽。红外测温技术比传统的测温方式的测温范围宽,从理论上讲,红外测温没有上限。在实际应用中,红外测温仪可以测量零下几十度的低温,也可以测量上千度的高温。
(4) 不受时间限制,可昼夜工作。由于红外自身的特点,夜间照常工作成为红外测温仪的一大亮点。
(5) 可以测量微小目标温度。不受距离限制,可以近距离测温,也可以距离较远(有效距离内)。
相对于传统的接触式测温方式,红外测温技术具有很大的优势,也正是因为这些优势的存在,目前红外测温技术在钢铁、电力、森林防火、石油化工、航天航空等领域已经有了非常广泛的应用。
红外成像
从红外测温技术的历史发展来看,红外测温技术发展主要集中在技术的发展和红外测温仪器的发展两个方面。近年来,随着非制冷红外焦平面技术的发展,红外测温技术得到了比较快的发展;红外测温仪器的发展是随着红外测温技术的发展而发展的。
红外测温仪是利用红外辐射的原理制成的,它的发展经过了从简单到复杂的一个过程。最早的红外测温设备只能对视场中的某一点进行测温,而且测温的精度不够高。随着红外测温技术的不断发展,渐渐发展到了进行线测温,但是这种测温设备并不能体现物体的外观形状特征,也不能得到物体表面的温度场分布情况,着主要是因为那时候的红外测温设备不具有红外成像的功能。直到二十世纪五十年代以后,红外成像技术得到了迅猛的发展,这才使红外测温技术的发展得到了根本性的突破。目前的红外成像系统很多都具有测温功能,它们是多个领域的综合发展的产物,其中包括半导体技术、电子学、红外技术以及精密光学等。
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