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是魅影!更是防疫神器!

1743    2021-12-15    发布者:中国测试杂志社    来源:原创

经历了“新冠”疫情,相信大家对这两样“神器”都不陌生了,一个是红外测温枪,一个是红外测温安检门,它们在快速测温方面给大家提供了很多方便,极大地提高了排查效率,是咱们的“防疫小明星”。可是,大家知道吗?真正的功臣是“红外线”。

红外线的发现

电磁波谱与光谱

1800年,英国的天文学家William Herschel用分光棱镜将太阳光分解成从红色到紫色的单色光,并依次测量不同颜色光的热效应。他发现,当水银温度计移到红色光边界以外,肉眼看不见的黑暗区域时,温度反而比红光区更高。经过反复验证,在红光区外侧,确实存在着一种肉眼看不见的“热线”,就是“红外线”,也被称为“红外辐射”。红外线在波谱中的位置如图所示。红外线的传播和可见光一样,都是沿直线传播的,其传播速度同样为3×108m/s。

红外热辐射测温

黑体是一种理想物体,能够全部吸收入射的电磁波,既没有反射,也没有透射,另外,黑体辐射的能量与辐射波长和温度有关,与黑体自身的材料属性无关,所以,通常以黑体作为热辐射研究的标准物体。根据基尔霍夫定律和斯蒂芬—波尔兹曼定律,实际物体温度与黑体温度存在如下关系:

式中:

T ——实际物体温度;

ε ——实际物体发射率,是随材料性质和表面状况变化的辐射系数,可以查表得到;

Tb ——黑体温度,可以通过实测总辐射能,结合斯蒂芬—波尔兹曼定律求得。

红外热像仪

红外热像仪由两个基本部分组成:光学器件和探测器。

红外热像仪成像原理图

红外热成像技术是指将物体反射或本身发射的红外辐射通过热成像系统转换为人眼可见的热图像的技术。一般的红外热成像过程分为辐射信号转换为电信号和电信号转换为图像信号两个过程,如图所示,被测物体向外发出红外辐射,然后经过大气传输到达热成像系统,在热成像系统内部先经过光学系统聚焦成像,然后到达红外探测器,形成一个个电信号,此过程为辐射信号转换为电信号的过程;之后将探测器产生的电信号经过信号处理后生成一个个像素值,这些像素便组成了一幅红外图像,初始红外图像为灰度图,为了方便人眼观看,一般会将图像进行伪彩色处理,然后再由显示系统显示出来,此过程为电信号转换为图像信号的过程。

红外热成像过程

标定方法:先用温度计、热电偶或者热电阻等方法测量出待测目标物的实际温度,同时用红外测温仪测量目标物的温度,并调节发射率,使红外测温仪显示的温度与被测目标的实际温度相一致,此时红外测温仪的发射率,即为目标物体的真实发射率。

注意事项:因为物体的辐射率与测试方向有关,测试角越大,测试误差就越大,所以,测量时侧温仪应保持正对被测物体。

红外热像仪的应用

1、人体测温

疫情期间,需要建立人体测温快速通道,红外测温安检门的应用为人们的出行提供了极大的方便。

2、钢铁冶炼

钢铁冶炼工序的温度监测,温度高,要求严,传统热电偶的接触式测量远没有红外热像仪测量温度场方便。

高炉炉壁红外热检测

3 、热拌沥青混合料温度离析

热拌沥青混合料的温度离析是造成路面压实度离析的重要原因。传统温度计测温无法得到实时温度场,红外热像仪的应用使得温度离析监测成为可能。


沥青混合料温度离析检测

“红外线”一个原本躲在黑暗角落里的幽灵,在一次测温过程中被意外发现,从此便开始了“光与火”的生涯。轻轻地从红外测温安检门里走过,便能够呈现出一张张“魅影”。只需要远远的一指,便能捕捉到温度的细微变化,越是高温险恶的环境,越是需要你。疫情来了,快速测温成了你的主战场。“一枪制敌”,一夜之间你成了家喻户晓的“防疫神器”。



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