第8章_红外辐射与红外探测器-孙德志.ppt

红外测温的特点 温度测量的方法很多,红外测温是比较先进的测温方法,其特点如下所述。 ①红外测温反应速度快。它不需要与物体达到热平衡的过程,只要能接收到目标的红外辐射即可测量目标的温度。测量时间一般为毫秒级甚至微秒级。 ②红外测温灵敏度高。由测温原理知物体的辐射能量与温度的4次方成正比,温度的微小变化,就会引起辐射能量的较大变化,即可被迅速地检测出来。 ③红外测温属于非接触测温。它特别适合于高速运动物体、带电体、高压及高温物体的温度测量。 ④红外测温准确度高。由于是非接触测量,不会影响物体温度分布状况与运动状态,因此测出的温度比较真实,其测量准确度可达到0.1℃以内。 ⑤红外探测器测温范围宽。可测摄氏零下几十度到零上几千度的温度范围,因此红外测温几乎可以使用在所有温度测量场合。 ⑥红外测温方法，几乎可在所有温度测量场合使用。例如，各种工业窑炉、热处理炉温度测量，感应加热过程中的温度测量，尤其是钢铁工业中的高速线材、无缝钢管轧制，有色金属连铸、热轧等过程的温度测量等；军事方面的应用如各种运载工具发动机内部温度测量，导弹红外（测温）制导，夜视仪等；在一般社会生活方面如快速非接触人体温度测量，防火监测等等。 热辐射传感器 返回 1. 热辐射高温计 3．辐射剂量率计 2. 热辐射测温仪 热辐射高温计 热辐射高温计是利用接收物体表面发出的热辐射能量进行非接触式温度测量的仪器,具有响应快、热惰性小等优点,主要用于腐蚀性物体及运动物体的高温测量。测温范围一般为400℃~3200℃。由于感温部分不与被测介质直接接触,因此测量误差较大。 热辐射高温计的基本组成如图所示。图中被测物体的辐射能通过透镜会聚到敏感元件热电堆上，热电堆吸收辐 射能后转变为 热电势，由毫 伏计指示出被 测温度。 返回 热辐射测温仪 自然界的物体, 都会发出红外辐射,也就是放射红外线。不同的是所发射的红外线的波长不同而已。人体温度是36℃~37℃,它所放射的红外线波长为9~10μm,温度在400℃~700℃的物体放射出的红外波长为3~5μm。热辐射测温仪由红外线传感器和电信号处理电路组成,其中的红外线传感器就是能接收上述红外波长并将其转变成电信号的一种装置。 红外成像 8.5.1 红外成像器件 返回 8.5.2 红外热像仪 8.5.3 红外分析仪 红外成像器件 1.红外变像管 红外变像管是一种能将物体红外图像变成可见光图像的电真空器件,主要由光电阴极、电子光学系统和荧光屏3部分组成,并安装在高真空密封玻璃壳内。 2.红外摄像管 　　红外摄像管是一种能将物体的红外辐射转换成电信号,经过放大处理,再还原为光学像的成像装置。种类有光导摄像管、硅靶摄像管和热释电摄像管等。 热释电摄像管结构如图所示。靶面是一块用热释电材料做 成的薄片,在 接收辐射的 一面覆有一 层对红外辐 射透明的导 电膜。 3.集成红外电荷耦合器件 普通CCD固态图像变换器用于红外测温还需要一套与之配套的光学系统；一方面需很好地滤除非红外波长的其他光波，另一方面需把被测物体的红外成像投射到CCD固态图像变换器的受光面上。 集成红外电荷耦合器件(红外CCD)是最理想、最有发展前途的固体成像器。常用的红外焦平面阵列有:PbS和PbSe阵列、PtSi阵列、InSb阵列、HgCdTe阵列、aAs/GaAIAs阵列、掺杂硅阵列和热释电探测器阵列。 红外分析仪 红外分析仪是根据物质的吸收特性来进行工作的。许多化合物的分子在红外波段都有吸收带。物质的分子不同,吸收带所在的波长和吸收的强弱也不相同。根据吸收带分布的情况与吸收的强弱,可以识别物质分子的类型,从而得出物质的组成及百分比。 根据不同的目的与要求,红外分析仪可设计成多种不同的形式,如红外气体分析仪、红外分光光度计、红外光谱仪等。 红外无损检测 红外无损检测是通过测量热流或热量来鉴定金属或非金属材料质量、探测内部缺陷的。 对于某些采用X射线、超声波等无法探测的局部缺陷,用红外无损检测可取得较好的效果。 红外无损检测分主动式和被动式两类。 主动式是人为地在被测物体上注入(或移出)固定热量,探测物体表面热量或热流变化规律,并以此分析判断物体的质量。 被动式则是用物体自身的热辐射作为辐射源,探测其辐射的强弱或分布情况,判断物体内部有无缺陷。 8.6.1 焊接缺陷的无损检测 返回 8.6.2 铸件内部缺陷探测 8.6.3 疲劳裂纹探测 焊接缺陷的无损检测 焊口表面起伏不平,采用X射线、超声波、涡流等方法难于发现缺陷。而红外无损检测则不受表面形状限制,能方便和快速地发现焊接区域的各种缺陷。 图为两块焊接 的金属板,其中 图 (a)焊接区无 缺陷,图 (b)焊接 区有一