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紅外熱像儀相關(guān)技術(shù)介紹
[ 2012/10/31 9:10:06 ] [轉(zhuǎn)載請注明來源:就是要儀器網(wǎng)]

紅外熱像儀技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測、設(shè)備在線故障診斷、安全保護以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了正在發(fā)揮著重要作用。近二十年來,非接觸紅外熱像儀在技術(shù)上得到迅速發(fā)展,性能不斷提高,適用范圍也不斷擴大,紅外熱像儀市場占有率逐年增長。比起接觸式測溫方法,紅外熱成像儀有著響應(yīng)時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優(yōu)點。
選擇紅外熱像儀可分為三個方面:
1
環(huán)境和工作條件方面,如環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護附件等;
2
.性能指標(biāo)方面:如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、響應(yīng)時間等;
3.
其他選擇方面,如使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價格等,也對測溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。
隨著技術(shù)和不斷發(fā)展,紅外熱像儀最佳設(shè)計和新進展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器,擴大了選擇余地。
確定測溫范圍:
測溫范圍是熱像儀最重要的一個性能指標(biāo)。每種型號的熱像儀都有自己特定的測溫范圍。因此,用戶的被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過窄,也不要過寬。根據(jù)黑體輻射定律,在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,用戶只需要購買在自己測量溫度內(nèi)的紅外熱像儀。
確定目標(biāo)尺寸:
紅外熱像儀根據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀(輻射比色測溫儀)。對于單色測溫儀,在進行測溫時,被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿熱像儀視場。建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場,背景輻射能量就會進入熱像儀的視聲符支干擾測溫讀數(shù),造成誤差。相反,如果目標(biāo)大于熱像儀的視場,熱像儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。
確定光學(xué)分辨率(距離系靈敏):
光學(xué)分辨率由DS之比確定,是熱像儀到目標(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠離目標(biāo)之處,而又要測量小的目標(biāo),就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的熱像儀。光學(xué)分辨率越高,即增大DS比值,熱像儀的成本也越高。確定波長范圍:目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定熱像儀的光譜響應(yīng)或波長。對于高反射率合金材料,有低的或變化的發(fā)射率。在高溫區(qū),測量金屬材料的最佳波長是近紅外,可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區(qū)可選用1.6μm、2.2μm3.9μm波長。由于有些材料在一定波長是透明的,紅外能量會穿透這些材料,對這種材料應(yīng)選擇特殊的波長。如測量玻璃內(nèi)部溫度選用1.0μm、2.2μm3.9μm(被測玻璃要很厚,否則會透過)波長;測量玻璃內(nèi)部溫度選用5.0μm波長;測低區(qū)區(qū)選用8-14μm波長為宜;再如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長,聚酯類選用4.3μm7.9μm波長。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長;又如測火焰中的CO2用窄帶4.24-4.3μm波長,測火焰中的CO用窄帶4.64μm波長,測量火焰中的NO24.47μm波長。

確定響應(yīng)時間:
響應(yīng)時間表示紅外熱像儀對被測溫度變化的反應(yīng)速度,定義為到達最后讀數(shù)的95%能量所需要時間,它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時間常數(shù)有關(guān)。現(xiàn)在的紅外熱像儀的反映速度都很快。這要比接觸式測溫方法快得多。如果目標(biāo)的運動速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時,要選用快速響應(yīng)紅外熱像儀,否則達不到足夠的信號響應(yīng),會降低測量精度。然而,并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外熱像儀。對于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時,紅外熱像儀的響應(yīng)時間就可以放寬要求了。因此,紅外熱像儀響應(yīng)時間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相適應(yīng)。
環(huán)境條件考慮:
熱像儀所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響,應(yīng)加以考慮并適當(dāng)解決,否則會影響測溫精度甚至引起熱像儀的損壞。當(dāng)環(huán)境溫度過高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下,可選用廠商提供的保護套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護熱像儀,實現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。在確定附件時,應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù),以降低安裝成本。在密封的或危險的材料應(yīng)用中(如容器或真空箱),熱像儀通過窗口進行觀測。材料必須有足夠的強度并能通過所用測溫儀的工作波長范圍。還要確定操作工是否也需要通過窗口進行觀察,因此要選擇合適的安裝位置和窗口材料,避免相互影響。在低溫測量應(yīng)用中,通常用GeSi材料作為窗口,不透可見光,人眼不能通過窗口觀察目標(biāo)。如操作員需要通過窗口目標(biāo),應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學(xué)材料,如應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學(xué)材料,如ZnSeBaF2等作為窗口材料。
操作簡單,使用方便:
紅外熱像儀應(yīng)該是直觀的,操作簡單,易于被操作人員使用,其中便攜式紅外熱像儀是一種集測溫和顯示輸出為一體的小型、輕便、由人攜帶進行測溫的儀器,在顯示面板上可顯示溫度和輸出各種溫度信息,有的可通過遙控或通過計算機軟件程序操作。在環(huán)境條件惡劣復(fù)雜的情況下,可以選擇測溫頭和顯示器分開的系統(tǒng),以便于安裝和配置??蛇x擇與現(xiàn)行控制設(shè)備相匹配的信號輸出形式。紅外輻射熱像儀的標(biāo)定:紅外熱像儀必須經(jīng)過標(biāo)定才能使它正確地顯示出被測目標(biāo)的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現(xiàn)測溫超差,則需退回廠家或維修中心重新標(biāo)定。

紅外熱像儀
紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接受被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上,從而獲得紅外熱像圖,這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。

簡介

  紅外熱像儀最早是因為軍事目的而得以開發(fā),近年來迅速向民用工業(yè)領(lǐng)域擴展。自二十世紀(jì)70年代,歐美一些發(fā)達國家先后開始使用紅外熱像儀在各個領(lǐng)域進行探索。紅外熱像儀也經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已經(jīng)發(fā)展成非常輕便的現(xiàn)場測試設(shè)備。由于測試往往產(chǎn)生的溫度場差異不大和現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜等因素,好的熱像儀必須具備320*240像素、分辨率小于0.1、空間分辨率小、具備紅外圖像和可見光圖像合成功能等。由于紅外熱成像技術(shù)能夠進行非接觸式的、高分辨率的溫度成像,能夠生成高質(zhì)量的圖像,可提供測量目標(biāo)的眾多信息,彌補了人類肉眼的不足,因此已經(jīng)在電力系統(tǒng)、土木工程、汽車、冶金、石化、醫(yī)療等諸多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,未來的發(fā)展前景更不可限量。
 
應(yīng)用

  下面對紅外熱像儀的具體應(yīng)用情況向您作一個簡單介紹:
 
    怎樣選擇合適的紅外熱像儀
 
  1.什么樣的像素滿足您的要求

  
320*240=76,800? 
  在12處測量的最小尺寸是
1*1cm 
  
160*120=19,200? 
  在12處測量的最小尺寸是
2*2cm 
  TH7700紅外熱像儀 低端低分辨率紅外熱像儀
 
  320*240=76800個像素 160*120=19,200個像素
 
  
 
    
2
、是否需要定量檢測
 
  紅外熱像儀有兩種用途:
 
  1、熱成像
 
  2、測溫
 
  評價紅外測溫能力叫做MFOV,主要有2種:一種是MFOV 1,另外一種MFOV3*3
 
  
 
    
MFOV
1時,目標(biāo)完全覆蓋了熱像儀的像素,像素接受的輻射只來自目標(biāo),因此能準(zhǔn)確測量目標(biāo)溫度。而MFOV9時,像素接收的輻射不只來自目標(biāo),而且吸收目標(biāo)旁邊的和背后的輻射,就不能測得這么小目標(biāo)的準(zhǔn)確溫度。
 
  然而這只是測量的極限,根據(jù)當(dāng)前的大部分FPA探測器技術(shù),目標(biāo)在探測器上最少要有 3 x 3 個像素才能確保準(zhǔn)確測量,這要求檢測時盡量靠近目標(biāo)或選用望遠鏡頭如果目標(biāo)成像小于3x3個像素,則熱像儀顯示的溫度讀數(shù)是目標(biāo)的溫度值與也成像在這3x3個像素的目標(biāo)周圍物體(環(huán)境)溫度的平均值。
 
  3、高空間分辨率的優(yōu)勢
 
  高空間分辨率能夠得出準(zhǔn)確的溫度,低空間分辨率讀出的溫度只是發(fā)熱點周圍的平均溫度。在定量化檢測時候,溫度的正確與否非常重要!
 
  4、穩(wěn)定性重復(fù)性對你是否重要
 
  決定紅外熱像儀的因素主要有3個方面:
 
  探測器、光學(xué)器件、電氣原器件,軍事級探測器的主要優(yōu)勢在哪里
 
  a、主要有兩種探測器。氧化釩晶體和多晶硅。氧化釩晶體探測器的主要優(yōu)勢:
 
  b、此探測器主要的優(yōu)勢是測溫視域MFOVMeasurement Field of View)為1,溫度測量是精確到1個像素點。Amorphous Silicon(多晶體硅)傳感器, MFOV9,即每點的溫度是基于3×3=9個像素點平均而獲得。
 
  c、溫度穩(wěn)定性好。
 
  d、使用壽命長
 
  e、適合于遠距離測試
 
  5、是否在意報告處理的煩瑣?
 
  如果紅外圖像和可見光圖像組合顯示就減少了大量工作,同時報告自動生成也會大大減少操作時間。
 
  6、是否需要延長曝光時間?延長曝光時間——專業(yè)照相的必然選擇
 
  ∑2、∑4、∑8、 16等功能,特別在檢測北立面或者陽光照不到的地方很有優(yōu)勢。使用了∑功能,增加了曝光時間,圖像更清晰,更容易發(fā)現(xiàn)缺陷部位。
 
  
 
    
7
、是否需要強大的售后技術(shù)支持
 
  a、是否需要現(xiàn)場測試指導(dǎo)培訓(xùn)
 
  b、專業(yè)的培訓(xùn):
 
  
LEVEL1, 
  LEVEL2,
 
  LEVEL3認(rèn)證課程培訓(xùn)。
 
使用

  正確使用紅外熱像儀的方法和技巧
 
  1)調(diào)整焦距
 
  2)選擇正確的測溫范圍
 
  3)了解最大測量距離
 
  4)僅僅要求生成清晰紅外熱圖像,還是同時要求精確測溫
 
  5)工作背景單一
 
  6)保證測量過程中儀器平穩(wěn) 

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