传感器与检测技术第十四章.ppt

14.2.1 红外测温 光学玻璃或石英等材料。测量中温(100～700℃)仪器所用的波段主要是3～5μm的中红外区，多采用氟化镁、氧化镁等热压光学材料。测量低温(100℃以下)仪器，所用波段主要在5～14μm的中远红外波段，多采用锗、硅、热压硫化锌等材料。 　因为系统对交变信号的处理比较容易，且能取得较高的信噪比，所以切割入射辐射而使投射到红外传感器上的辐射信号成交变信号。一般通过步进电机带动调制盘转动，将被测的红外辐射调制成交变的红外辐射线。反射式光学系统多用凹面玻璃反射镜，并在其表面镀金、铝或镍铬等在红外波段反射率很高的材料。 　　红外测温仪由光学系统汇聚其视线内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器(一般为热释电探测器)上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值。选用哪种传感器要根据目标辐射的波段与能量等实际情况来确定。 　　红外测温电路比较复杂，包括前置放大、选频放大、温度补偿、线性化、发射率(ε)调节等。近年来出现的带单片机的智能红外测温器，利用单片机与软件的功能，大大简化了硬件电路，提高了仪表的稳定性、可靠性和准确性。 14.2.1 红外测温 　　红外线气体分析仪是根据气体对红外线具有选择性的吸收的特性来对气体成分进行分析的。不同气体其吸收波段(吸收带)不同，图14-5给出了几种气体对红外线的透射光谱，从图中可以看出，CO气体对波长为4.65μm附近的红外线具有很强的吸收能力，C02气体则在2.78μm和4.26μm附近以及波长大于13μm的范围对红外线有较强的吸收能力。如分析CO气体，则可以利用4.26μm附近的吸收波段进行分析。 几种气体对红外线的透射光谱 14.2.2 红外线气体分析仪 　　右图是工业用红外线气体分析仪的结构原理图。该分析仪由红外线辐射光源、气室、红外探测器及电路等部分组成。 红外线气体分析仪结构原理 　　光源是由镍铬丝通电加热发出3～10μm的红外线，切光片将连续的红外线调制成脉冲状的红外线，以便于采用红外线检测器进行信号检测。 测量气室中通入被分析气体，参考气室中封入不吸收红外线的气体（如N2等）。红外探测器是薄膜电容型，它有两个吸收气室，充以被测气体，当它吸收了红外辐射能量后，气体温度升高，导致室内压力增大。测量时（如分析CO气体的含量），两束红外线经反射、切光后射入测量气室和参比气室，由于测量气室中含有一定量的CO气 14.2.2 红外线气体分析仪 温度升高，导致室内压力增大。测量时（如分析CO气体的含量），两束红外线经反射、切光后射入测量气室和参比气室，由于测量气室中含有一定量的CO气体，该气体对4.65μm的红外线有较强的吸收能力，而参比气室中气体不吸收红外线，这样射入红外探测器的两个吸收气室的红外线光造成能量差异，使两吸收室压力不同，测量边的压力减小，于是薄膜偏向定片方向，改变了薄膜电容两电极间的距离，也就改变了电容C的大小。如被测气体的浓度愈大，两束光强的差值也愈大，则电容的变化量也愈大，因此电容变化量反映了被分析气体中被测气体的浓度。 14.2.2 红外线气体分析仪 　　上图所示结构中还设置了滤波气室，其目的是为了消除干扰气体对测量结果的影响。所谓干扰气体，是指与被测气体吸收红外线波段有部分重叠的气体，如CO气体和C02气体在4～5μm波段内红外吸收光谱有部分重叠，则CO2的存在对分析CO气体带来影响，这种影响称为干扰。为此在测量光路和参考光路各设置了一个封有干扰气体的滤波气室，它能将与CO2气体对应的红外线吸收波段的能量全部吸收，因此左右两边吸收气室的红外能量之差只与被测气体（如CO）的浓度有关。 14.2.2 红外线气体分析仪 14.2.3 红外成像 　　红外成像就是将被测物体辐射出的红外线，以图像的形式直观地显示出来。下面根据不同成像器件对成像原理作简要介绍。 　红外变像管由光电阴极、电子光学系统和荧光屏三部分组成，是直接把物体红外图像变成可见图像的电真空器件，安装在高度真空的密封玻璃壳内，如下图所示。 当被测物体的红外辐射通过物镜照射到光电阴极上时，光电阴极表面的红外敏感材料接收辐射后，便发射光电子。 红外变像管示意图 传感器与检测技术 高等教育 电气工程与自动化系列规划教材 C语言程序设计案例教程 大连理工大学出版社 Company Logo C语言程序设计案例教程 大连理工大学出版社 Company Logo C语言程序设计案例教程