红外测温原理及其应用.ppt

7红外测温注意事项确定温度范围测温范围是测温仪最重要的一个性能指标。每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围。根据黑体辐射定律，在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化。因此，测温时应尽量选用短波较好。第53页，共84页，星期日，2025年，2月5日7红外测温注意事项确定距离系数探头到目标的距离测量斑直径大小2.50.17.50.3140.6210.8331.3mm英寸002515027631305mm英寸测斑直径测量距离=D:S第54页，共84页，星期日，2025年，2月5日7红外测温注意事项确定距离系数如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处，而又要测量小的目标，就应该选择高光学分辨率的测温仪。对于固定焦距的测温仪，在光学系统焦点处为光斑最小位置，近于和远于焦点位置光斑都会增大。第55页，共84页，星期日，2025年，2月5日7红外测温注意事项确定波长范围并不是所有红外波长都适宜测量温度，能够顺利通过大气的红外辐射主要有三个波长范围：0.9-2.5μm、3-5μm、8-14μm，通常把这三个波长范围称为红外测温仪的大气窗口。在高温区，测量金属材料的最佳波长是近红外，可选用0.9-2.5μm。低温区测量一般选择8-14μm波长的红外测温仪。其他温区可选用1.6μm、2.2μm和3.9μm。第56页，共84页，星期日，2025年，2月5日7红外测温注意事项大气窗口大气中的水蒸气、二氧化碳等对某些红外辐射波段不吸收或极少吸收，有利于能量进行传输从而能被红外测温仪探测到。这样的特殊红外波段即为所谓“大气窗口”。红外波段的选取要考虑“大气窗口”的影响第57页，共84页，星期日，2025年，2月5日7红外测温注意事项目标与视场要确保目标大于仪器所测圆点的大小。目标越小，则应离得越近。如果精度非常重要，则要确保目标至少是测量圆点大小的两倍最好一般差探头目标大于测量视场目标等于测量视场目标小于测量视场第58页，共84页，星期日，2025年，2月5日7红外测温注意事项响应时间表示红外线测温仪对被测温度变化的反应速度，定义为到达最后读数的95%能量所需要的时间。对于运动的目标和快速加热的目标响应速度快是必需的。当温度变化缓慢时，响应速度快通常是不必要的。通常响应时间可调为最佳选择。第59页，共84页，星期日，2025年，2月5日4红外摄像法测量切削温度八十年代后期发展起来的红外摄像法较上述两种方法具有更好的准确性和更快的响应速度。工作原理是：物体发出的红外辐射经过摄像镜头后打在红外摄像机内部的红外光敏元件板上，该板将辐射能转化成电压信号，由于温度场内不同温度的各点向外辐射红外线的强度不同，所以经过红外敏感元件板后得到的电压信号的强弱也不同，当这些不同强度的电压信号在摄像机内部转化成为全电视信号并反映在电视监视器上时，就会由于其灰度值的不同而产生亮度依次变化的温度场图像。第21页，共84页，星期日，2025年，2月5日4红外摄像法测量切削温度亮度较大的地方，表示该处的温度较高；反之，表示温度较低。这些原始的温度场图像通过录像机记录在磁带上。初期录像结束后，还要对原始图像进行图像处理，主要工作是在带有彩色监视器的个人计算机上完成。原始图像经过图像接口进入计算机，进行滤波、伪着色等处理过程，根据亮度不同，设置16个灰度值，将灰度值相等的区域着上同一种颜色，不同颜色代表不同的温度值，这样就可以得到温度场图。第22页，共84页，星期日，2025年，2月5日4红外摄像法测量切削温度现场测量时，将红外摄像机对准处于切削状态的刀具，在刀头的下方加一个平行光源，这样可使温度场处于刀具轮廓的背景中，同时也既反映了温度场，又反映了温度场在刀具上的相对位置。如图4.1所示：第23页，共84页，星期日，2025年，2月5日4红外摄像法测量切削温度图4.1红外摄像法测温装置第24页，共84页，星期日，2025年，2月5日5红外摄像法测量切削温度为了准确地测定刀具刃区温度场，避免切屑干扰，在工件的外圆上磨出一个平面，刀具与工件相对运动到这个平面时，切屑断开，刀头全部露出，这时就可以测得刀具刃区温度场了。第25页，共84页，星期日，2025年，2月5日5热像仪法实测陶瓷刀具切削区温度场采用红外热成像技术接收物体发射的辐射热，并转化为数字信号以红外信号输出，同时可进行数据存储和处理，可测较高的温度、导热系数较小的物体及很微小面积上的温度，并且精度高、响应快，不破坏