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紅外線成像-物理基礎
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檢視InfraTec的紅外線熱像儀所涵蓋的空間

 

在這裡您會發現紅外線熱像儀一個以物理為基礎有Friedrich Wilhelm Herschel和Max Planck的原理的的簡短大綱。

紅外熱成像原理的基礎上,任何溫度高於絕對零度(-273.15℃)的身體發出的電磁輻射的物理現象。身體的表面,其產生的輻射強度和光譜成分之間有明顯的相關性。物體的溫度可以通過測定其輻射強度,從而確定在非接觸的方式。

範圍內的電磁頻譜

紅外輻射是電磁頻譜的一部分,是緊鄰約紅燈。760 nm和可見光譜的長波邊延伸到波長約1毫米。在這方面,波長範圍約。20微米的溫度測量技術的重要性。在下半年的19世紀,它成為眾所周知,熱輻射和其他電磁波,如可見光或無線電波,在性質上類似。其次是由基爾霍夫,斯特凡,玻耳茲曼,維恩和普朗克輻射的法律發現。由20世紀中葉,紅外技術的軍事用途的密集和成功的工作,促進建設的第一個紅外觀眾。一些在時間和技術,也非軍事上的應用,在60年代的第一個熱成像設備的距離。然而,與此同時,在相當大的可用設備的多樣化,測溫發展成為一個廣泛的,在工業溫度測量方法。

黑體輻射定律

在現實生活中發生的機構表現出非常不同的輻射特性。因此,它已被證明值得首先考慮一個理想的輻射模型,然後應用到實際發生的對象的屬性身體簡化法律。此模型體被稱為“黑體”輻射物理學。它本身的事實平等的溫度,所有機構,它顯示了最大的可能產生的輻射。黑體發出的輻射光譜的傳播是由普朗克輻射定律描述:

 

這種表述表明,光譜成分與物體的溫度變化。溫度超過500°C時,例如,還散發出輻射在可見光範圍內的機構。此外,必須指出的是,在每個波長,輻射強度隨著溫度的升高而增加。普朗克輻射定律代表的主要相關的非接觸溫度測量。然而,由於其抽象性,它是不能直接適用在許多實際計算的形式。但可以從它派生的各種進一步的相關,其中兩個將簡要地提及在下面。因此,以整合的方式,例如,所有波長的光譜輻射強度,整個身體發出的輻射值獲得。這種關聯被稱為斯蒂芬玻爾茲曼定律。

 

由於其簡單的數學關係,它非常適合用於粗略的估計,特別是當計算物體的熱平衡以及相互的總輻射測溫儀。,然而,大多數測量設備光譜測量範圍通常強烈有限,因此,這個方程是不適用於這一目的。“普朗克輻射定律的圖形表示,波長,在哪個黑體發出的輻射有一個最大,與溫度變化的變化。從普朗克方程的維恩位移定律可以得出分化。

 

對較大的波長移動物體的溫度降低來衡量的進一步輻射最大。這是接近室溫時,在約10微米。

大氣光譜透過率(10米,25°C間,1013毫巴,85%rel.hum。)/ 5 / 空氣的透射水平是強烈依賴於波長。高衰減與高透光率(陰影),所謂的“大氣窗口”範圍內的備用的範圍。而在(8 ... 14)微米,即長波的大氣窗口範圍內的透光率,保持同樣是在更長的距離,衡量大氣引起的衰減已經發生的範圍(3 ... 5)微米,即短波大氣窗口,在測量距離十meters.f。

 

被測對象的影響

時考慮的主要相關,黑色的機身作為一個輻射模型是必不可少的。由於是真正的對象來衡量偏離這種模式更多或更少強烈,它可能會成為測量過程中,必須考慮到這種影響。特別適合用於此目的是發射率參數,這是一體的紅外輻射發光能力的措施。有一個值為1,黑色的機身有可能發射率最高,這是另外波長的依賴。與此相反,要測量的真實物體的發射率可能顯示更多或更少的波長依賴性強。以下參數,也可能是一些影響:

  1. 物質組成
  2. 表面上的氧化膜
  3. 表面粗糙度
  4. 表面正常的角度來
  5. 溫度
  6. 偏振度


多種非金屬材料的長波光譜範圍內至少 - - 顯示高和相對恆定的發射率,不管它的表面結構。這些措施包括人體皮膚中的相同方式,大多數礦產建材和塗料油漆。

 

 

光譜發射率的金屬(銀,金,鉑,銠,鉻,鉭,鉬)和其他純材料(石墨,硒,銻)/ 5 /