【材制 | 視角】生活中的紅外測(cè)溫儀

2022-05-10 21:04 作者:青春材制 0人讀過 | 我要投稿

初原載于? 愛學(xué)習(xí)的? 青春材制

2022-05-06

未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載

引子

　　今天我們要介紹的朋友大家并不陌生，無論是進(jìn)出公共場(chǎng)合或是日常測(cè)溫，這兩種測(cè)量體溫的機(jī)器總是最為常見。對(duì)，今天的主角就是他——紅外測(cè)溫儀～

測(cè)溫儀的基本構(gòu)成

　　紅外測(cè)溫儀主要由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理器、顯示輸出，電源等部分組成。（除此之外光場(chǎng)變換器，自適應(yīng)斬波器，光學(xué)除法器，波前校正穩(wěn)模器，檢波器等有輔助作用，可以幫助更準(zhǔn)確的測(cè)出物體溫度）

　　光學(xué)系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收紅外線，光電探測(cè)器則通過光電效應(yīng)，擠出電子形成電流今兒使光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，之后通過信號(hào)放大器將電信號(hào)不斷放大，再經(jīng)過信號(hào)處理器的識(shí)別校正，得出物體的溫度，最后在輸出裝置上顯示。這樣就可以通過紅外線得到一個(gè)物體的溫度啦。

基本原理

????????中學(xué)物理都學(xué)過紅外線的波長(zhǎng)在0.76～100微米之間，按波長(zhǎng)的范圍可分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極遠(yuǎn)紅外四類，它在電磁波連續(xù)頻譜中的位置是處于無線電波與可見光之間的區(qū)域。紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生自身的分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，并不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運(yùn)動(dòng)愈劇烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。

　　凡是溫度在絕對(duì)零度以上的物體，都會(huì)因自身的分子運(yùn)動(dòng)而輻射出紅外線。通過紅外探測(cè)器將物體輻射的功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，成像裝置的輸出信號(hào)就可以完全一一對(duì)應(yīng)地模擬掃描物體表面溫度的空間分布啦，再經(jīng)過電子系統(tǒng)處理，傳至顯示屏上，就可以得到與物體表面熱分布相應(yīng)的熱像圖。運(yùn)用這一方法，我們便能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離熱狀態(tài)圖像成像和測(cè)溫并進(jìn)行分析判斷。

使用要求

　　為了測(cè)溫，將儀器對(duì)準(zhǔn)要測(cè)的物體，按觸發(fā)器在儀器的LCD上讀出溫度數(shù)據(jù)，保證安排好距離和光斑尺寸之比，和視場(chǎng)。紅外測(cè)溫儀使用時(shí)應(yīng)注意的問題：

1.只測(cè)量表面溫度:因?yàn)榧t外線是從物體表面發(fā)射出來的，所以日常使用紅外測(cè)溫儀測(cè)的溫度是表面的溫度。

2.波長(zhǎng)在5μm以上不能透過石英玻璃進(jìn)行測(cè)溫：玻璃有很特殊的反射和透過特性，不允許紅外溫度讀數(shù)。但可通過紅外窗口測(cè)溫。紅外測(cè)溫儀不用于光亮的或拋光的金屬表面（這是因?yàn)樽匀还庵幸灿屑t外線，它會(huì)干擾紅外測(cè)溫儀的測(cè)量）的測(cè)溫（不銹鋼、鋁等）。

3.定位熱點(diǎn)：要發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)，因?yàn)榧t外測(cè)溫儀只能測(cè)表面溫度所以要找到熱點(diǎn)，像手心，脖子等。

4.注意環(huán)境條件：蒸汽、塵土、煙霧等（這些會(huì)吸收紅外線，導(dǎo)致接收器接收到的紅外線較實(shí)際較少）。它阻擋儀器的光學(xué)系統(tǒng)而影響測(cè)溫。

5.環(huán)境溫度：如果測(cè)溫儀突然暴露在環(huán)境溫差為20℃或更高的情況下，允許儀器在20分鐘內(nèi)調(diào)節(jié)到新的環(huán)境溫度（因?yàn)樾盘?hào)處理會(huì)受到外界環(huán)境的影響）。

現(xiàn)實(shí)應(yīng)用

1.日常運(yùn)用

　　紅外測(cè)溫儀在之前一般運(yùn)用在氣象部門和安全檢查部門，用來檢測(cè)城市的實(shí)時(shí)平均溫度和城市熱量分布。隨著我們科學(xué)技術(shù)在紅外測(cè)溫儀上的高速發(fā)展，功能不斷的增加，品種變得越來越多，應(yīng)用的領(lǐng)域也就變得逐漸廣泛了?，F(xiàn)在紅外測(cè)溫儀的市場(chǎng)占有率在逐步的提升。逐步的走在家庭之中，在家庭中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室外的溫度，讓用戶能夠及時(shí)的更換穿著的衣服，避免一些病癥的出現(xiàn)，再就是能夠?qū)崟r(shí)的測(cè)繪出家庭溫度的分布圖，有利于我們能夠及時(shí)的改變家中溫度不平的問題。

2.工業(yè)運(yùn)用

　　當(dāng)然紅外測(cè)溫儀除了在日常測(cè)量體溫外，在工業(yè)上也有極其重要的用途。

　　眾所周知，溫度、壓力、電流、電壓等都是人們所熟悉的基本物理量。在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、全工藝流程控制等影響很大，這些基本物理量中，對(duì)溫度的測(cè)量和標(biāo)定相比之下難度要大的多。這是因?yàn)闇囟认到y(tǒng)本身的“絕熱” 和“熱量傳輸”的影響十分復(fù)雜，這就造成了溫度測(cè)量標(biāo)定統(tǒng)體積大，所需要的穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，精度很難提高等

　　而超小型溫度校正儀，最大限度地克服了由于超小型化而帶來的技術(shù)困難，使用戶可以攜帶到每一個(gè)角落，對(duì)其需要檢查、維修和標(biāo)定的溫度探頭實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)作業(yè)，免除將其拆卸取回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行對(duì)比標(biāo)定，又要重新裝回原系統(tǒng)的麻煩，可以大大提高工作效率，節(jié)約時(shí)間，提高設(shè)備和系統(tǒng)的可用率，并且為現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制工程師提供了優(yōu)異的維修、校驗(yàn)手段。

未來展望

　　如今的紅外測(cè)溫儀有很多限制，像精度不高（這對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)影響極大），易受外界干擾，測(cè)量距離比較固定等。

　　在未來或許會(huì)出現(xiàn)通過判斷分子的普朗克運(yùn)動(dòng)來判斷物體的開爾文（因?yàn)榉肿拥钠绽士诉\(yùn)動(dòng)只與溫度有關(guān)）。或者出現(xiàn)如同科幻片里的那種全球監(jiān)視衛(wèi)星一樣，可以覆蓋全球，時(shí)時(shí)得到全球各處的氣溫，甚至可以精確到每一個(gè)微生物的溫度。