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红外热像仪高温测温原理

日期:2021-03-10 浏览次数:326
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  红外热像仪高温测温原理

  利用红外热像技术测量高温物体表面温度场是一项全新的技术,红外热像测温技术是一种非接触、灵敏度高、直观、准确、快速、安全、应用范围广泛的测定物体表面温度场分布的检测技术。该技术己在电站、配电设备和变电站等电气设备和机器设备的状态监测、高压电线巡检、半导体元件和集成电路的质量筛选和故障诊断、石化设备的故障诊断、火灾的探测、材料内部缺陷的无损检测和传热研究等领域得到广泛的应用,并取得了可观的经济效益。随着计算机技术的飞速发展,特别是80年代以后,热图实时数字处理技术的出现,使热像仪的操作、使用更加方便,使得热像仪测温原理变得更简洁,热像仪的测温精度不断提高,测温的动态范围更大,设备更加小巧,热像仪在我国各行各业的普及率也迅速提高。红外热像仪可以通过数字图像处理技术实时地获得高温物体表面的温度,使得建材、冶金、热电厂、焊接等方面的应用十分广泛,不但能保证产品质量、节约能源,在优化燃烧、保护环境等方面也具有重要意义。在成熟的辐射测温原理基础上,国内外一些学者结合数字图像处理技术,在工业炉温度场检测方面取得了非常好的效果。

  具体红外热像仪测温原理为以下几点:

  (1)高温辐射体表面微小面元分割。高温物体表面划分区域为ABCD,为使ABCD在红外热像仪上清晰成像,调节位于O点的红外热像仪焦距,使物面上每一个物点在像面上都有一个共轭点与之对应。热像仪对光学图像进行采样时,却破坏了这种一一对应关系,因为焦平面上每一个光敏单元都是分隔开的。与红外热像仪分辨率(M×N)相对应,高温物体表面ABCD分割成M×N个单元。设小面元abcd是ABCD平面上第(i,j)个面元,与红外热像仪焦平面上的第(i,j)个像素点对应。

  (2)被测高温物体具有实的物面。如果被测物体具有实的物面,则可以在红外热像仪上得到其清晰的像。忽略红外热像仪成像时空气的影响,认为红外热像仪焦平面上的像能准确反映辐射体表面的温度。

  (3)同一个面元内温度相同。在加热时,炉膛内温度一般是不均匀的,即存在一定的温度梯度。因为工业炉膛体积庞大,其中填入物料的总质量也比较大。虽然如此,但在一个足够小的区域内温度变化不大。若红外热像仪分辨率很高,镜头选择的也合适,那么我们就可以考虑在每个微小面元内温度都相同,对于高温辐射体,相同面元的温度相同。

  (4)红外热像仪焦平面上的每一像素点的能量,来源于对应面元的光辐射为了能在红外热像仪焦平面上清晰成像,必须使物面上的点与像面上的点一一对应。即物面上的每一个微小面元都对应像面上唯一的像素单元。这种一一对应关系恰恰说明了红外热像仪焦平面的每一像素点,都只接收其对应面元的光辐射能量。高温物料的亮度,从各个方向看都是一样的。因此表面粗糙的自身发射接近于余弦辐射体。以上就是在测量高温物体时的热像仪测温原理。

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