红外热成像原理及如何选红外热成像仪

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1、红外热像仪原理-Telops红外专家教你如何选择红外热像仪之一红外热像仪原理是红外热像仪利用红外探测器读取被测物表面红外辐射率分布，通过普朗克定律将辐射率换算成温度数值，并根据被测物的温度分部规律，将温度数值并转换成人眼可识别的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的一套科学方法。测温原理红外线热成像技术的测温原理来自于普朗克定律成像原理红外热像仪成像原理是利用光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量，并按照原有的空间顺序分布反映到红外焦平面探测器的光敏元上，红外探测器会将红外辐射能转换成电信号，经放

2、大处理、转换或标准视频信号通过显示器显示出红外热像图。这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通过软件设置，红外热像仪会自动给热图像的上面的不同温度标定不同的颜色。红外热成像步骤1.被探测目标发出红外辐射加背景反射到目标的红外辐射==》2.步骤1的辐射能量经过大气衰减加大气温度的综合辐射==》3.前2个步骤辐射能量经过镜头衰减加镜头温度的综合辐射==》4.前面的辐射能量到达红外探测器进行光电反应==》5.经过电子电路放大并输送到显示器显示出图像原理适用范围本原理适用于所有红外测温跟成像仪器，其他类似产

3、品的原理，比如红外线热成像夜视仪成像原理,红外夜视望远镜原理,红外热成像摄像机成像原理,红外线摄像头原理也都跟跟红外热像仪使用相同的原理。红外热像仪原理使人类超越了视觉的只能看到可见光的限制，通过热像仪我们可以看到物体表面的温度分布状况。它的利用为人们进行测温增加了新的方法，这种方法被称为遥感测温。红外测温原理-Telops红外专家教你如何选择红外热像仪之二理论基础红外测温原理的理论基础是普朗克定律。对于理想的辐射源———黑体而言,辐射能量（輻射强度）与温度的关系符合普朗克定律,即:Mλ=C1/λ5

4、・1/eC2/λT-1如右图表示：普朗克定律揭示了辐射强度与黑体温度和响应波长的相互依赖关系,其中Mλ是T温度下、λ波长处、单位面积黑体的辐射功率,C1、C2为常数,e为自然对数的底，等于2.718,T为热力学温度。温度与辐射强度的关系辐射能量随着温度升高而增加,这是红外辐射理论的出发点,也是红外热像仪的设计的理论依据。波长与辐射强度的关系根据维恩位移定律,即:T・λm=2897.8(μm・K),其中T为热力学温度,λm为峰值响应波长。根据公式，我们可以发现辐射峰值波长随着温度升高而变短，即从长波向

5、短波方向移动。这个公式也说明了为什么测高温必须要用中波红外热像仪,低温则需要长波红外热像仪。峰值与测温准确性的关系通过上图我们发现辐射强度随温度的变化率,短波和中波处比长波处大,即短波和中波红外热像仪相对信噪比高(灵敏度高),抗干扰性强。因此我们需要根据被测目标的峰值波长来选择红外热像仪的波段。如何提高测温精度理论上，C1、C2为常数，他们和e都是恒定值。λ也很容易被测到准确数值，黑体的辐射率为1.只要知道辐射能量值Mλ，我们就能够得到绝对准确的热力学温度。但是，测温的准确性受到以下4点挑战：1.由

6、于大自然中不存在黑体，我们所有的被测目标都被看做是灰体，灰体的辐射率是小于1的2.大气对红外辐射会有衰减作用，同时大气本身的温度也会带来红外辐射3.红外镜头的衰减作用，同时镜头本身的温度也会带来红外辐射4.红外探测器本身也具有红外辐射这四点问题以及如何最小化他们的影响，我们会在后面的4个章节为大家正对性讲解，并向大家介绍Telops的红外科学家为提高准确测温所做的努力。通过这些基本的红外测温原理的介绍，我们相信您能够对红外热像仪如何工作有了进一步的认识。被测物发射率对红外热像仪测温精度的影响-Tel

7、ops红外专家教你如何选择红外热像仪之三本文通过实验探索被测目标发射率与测温精度的关系。测温实验本实验使用近距离探测，因而可以忽略大气衰减，把被测物表面看做满足灰体模型，抵达红外探测器的辐射总能量应为被测物红外辐射的能量与目标反射的环境辐射能量之和，以此我们立式1：Ｌｍ＝εＬｔ＋（１－ε）Ｌｂ式中Ｌｍ为到达镜头前的总辐射亮度，Ｌｔ为目标的辐射亮度，Ｌｂ为环境的辐射亮度，ε为目标表面发射率。因为灰体的反射和发射均是漫反射，所以辐射亮度Ｌ与辐射出射度Ｍ存在如下关系，式2：Ｌ＝Ｍπ，由普朗克辐射定律，立式

8、：Ｍｔ＝∫ １４ ８ ｄλ(ｃ１λ－５)／(ｅｃ２／λＴｔ －１)，（３）Ｍｂ＝∫ １４ ８ ｄλ(ｃ１λ－５) ／(ｅｃ２／λＴｔ －１)，（４）式中Ｍｔ为目标的辐射出射度，Ｍｂ为环境的辐射出射度，Ｔｔ为目标绝对温度，Ｔｂ为环境绝对温度，λ为波长，ｃ１为第一辐射常数（３７４１８×１０－１６Ｗ·ｍ２），ｃ２为第二辐射常数（１４３８８×１０－２ｍ·Ｋ）。将式（２）、（３）、（４）代入式（１）得：Ｌｍ＝ε/π∫ １４ ８ ｄλ(ｃ１λ－５ )/(ｅｃ２／λＴｔ －１)