红外技术与监测诊断应用课件.ppt

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1、第十二章红外技术与监测诊断应用本章重点：1、红外测温仪器的组成及原理2、红外点温仪距离系数的定义及其意义3、红外诊断技术的内容一、红外基础知识第十二章红外技术与监测诊断应用红外线像其他电磁波一样遵循相同的物理定律：以光速传播，可被吸收、散射、反射、折射等，可用辐射定律描述。红外线的波长范围是0.78μm到1000μm近红外区：0.78～1.5μm中红外区：1.5～6μm远红外区：6～15μm极远红外区：15～1000μm第十二章红外技术与监测诊断应用热辐射的现象极为普遍，任何物体，只要它的温度高于绝对零度(-273.15℃)，就有一部分热能变为辐射

2、能，物体温度不同，辐射的波长组成成分不同，辐射能的大小也不同，该能量中包含可见光与不可见的红外线两部分。物体的温度在千摄氏度以下的，其热辐射中最强的波均为红外辐射。物体温度达到300℃时，其热辐射中最强的波波长为5μm，是红外线；到500℃左右时才会出现暗红色的辉光；当温度到800℃时，此时的辐射已有足够的可见光成分，呈现“赤热”状态，但其绝大部分的辐射能量仍属于红外线。只有在3000℃时，近于白炽灯丝的温度，它的辐射能才包含足够多的可见光成分。红外辐射指的就是从可见光的红端到毫米波的宽广波长范围内的电磁波辐射。第十二章红外技术与监测诊断应用二、红

3、外测温简介红外测温仪器主要由精密光学系统和红外探测器两部分组成。光学系统用于收集处于视场内的辐射源发射的红外辐射功率，再把它聚集到探测器响应平面上；它与红外探测器一起决定测温设备的视场和空间分辨率。该系统可以是透射式的，也可以是反射式的，根据视场大小和像质要求，可以由不同透镜组成。作为红外测温敏感器件的红外探测器，是把入射的红外辐射能转变成其他能量的转换器，或者是转换成另一种便于测量的物理量的传感器。通常红外探测器分为热敏和光电探测器两大类。三、红外点温仪1.红外点温仪的基本原理红外点温仪是依据被测目标的红外辐射能量与其温度具有固定函数关系而制成的

4、。首先把被测目标发射的红外辐射能量搜集起来，再送到红外探测器上进行辐射能到电能的转换；然后，将转换得到的电信号经放大、处理；最后显示结果。第十二章红外技术与监测诊断应用第十二章红外技术与监测诊断应用2．红外点温仪的分类红外点温仪按其测温范围可分为：红外点温仪按其结构形式可分为：第十二章红外技术与监测诊断应用3.红外点温仪的技术指标红外点温仪的技术指标主要包括测温范围、距离系数、瞄准方式、测温精度、响应时间、工作波长、环境温度、测温重复性（即测温的稳定性）等。距离系数是指被测目标的距离L与光学目标的直径d之比，即距离系数越大，表示在相同测距的情况下被

5、测目标的尺寸可以更小；或者说在检测相同大小的目标时，测量距离可以更远。红外点温仪瞄准方式一般分为两种，即可见光的光学聚焦瞄准和激光瞄准定位。可视的光学瞄准是按望远镜的光学原理寻找被测目标的，测温时只需将仪器目镜的中心线“+”对准被测目标的中心位置即可。激光定位瞄准的工作原理是：以半导体发射的激光束红点代表仪器光学目标的中心，测温时把激光红点瞄准到被测目标上即可。响应时间即被测温度从室温突变为测温范围的上限温度时，测温仪的输出显示值达到稳定值的某一百分数时所需要经历的时间。工作波段是根据测温范围所选择的红外辐射率。选择正确的波段至关重要，被测目标在工

6、作波段区域中一定要有较高的辐射率，而反射率和透射率要低。第十二章红外技术与监测诊断应用第十二章红外技术与监测诊断应用四、红外热像仪1.光机扫描红外热像仪(1)基本工作原理被测物体表面的温度分布借助于红外辐射发射到红外热像仪的光学系统，它被光学系统接收后又被光机扫描机构在探测器上扫描成像，再由红外探测器转换成视频信号，经过放大后送到显示终端，显示出被测物体的热图像。(2)基本构成光机扫描像仪的基本构成原理方框图如图所示。第十二章红外技术与监测诊断应用2.焦平面热像仪焦平面热像仪革除了光机扫描热像仪复杂的光机扫描装置，它的红外探测器呈二维平面形状，自身

7、具有电子自扫描功能，被测目标的红外辐射只需通过简单的物镜，就与照相原理相似地将目标聚焦在底片上曝光成像。被测目标聚焦成像在红外探测器的阵列平面上，“焦平面阵列”即此含意。焦平面红外探测器由数以万计的传感元件组成阵列。非扫描型焦平面热像仪的成像机理如图所示。第十二章红外技术与监测诊断应用五、红外诊断技术的内容一台运转中的设备，当其零部件产生故障时，设备的整体或局部的热平衡会受到破坏或影响，通过热的各种传播方式，设备内部的热必然逐步到达其外部表面，导致外表温度场分布的变化。利用红外检测技术捕捉到这些红外辐射的信息，通过大量检测结果总结分析，可以发现设备

8、在各种运行状态下其不同部位有不同的温度界限，同一部位在不同故障情况下也有不同的温度等级。通过对设备结构、运行状况和维修、安