科普︱紅外測(cè)溫和黑體輻射定律
2019/4/3  14:26:48

在工業(yè)生產(chǎn)、過(guò)程控制、故障診斷等場(chǎng)合,紅外測(cè)溫儀是一種非常普遍的產(chǎn)品。但是,你們知道這個(gè)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品是如何而來(lái)的嗎?話還得從1800年說(shuō)起……


紅外線的發(fā)現(xiàn)


1800年,英國(guó)科學(xué)家赫歇爾做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。


他將太陽(yáng)光用三棱鏡分解開,在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì),以測(cè)量各種光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),位于紅光外側(cè)的溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論:太陽(yáng)光譜中,紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線,沉默幾億年,紅外線終于閃亮登場(chǎng)。


19世紀(jì)末,人們認(rèn)識(shí)到熱輻射和光輻射都是電磁波。并且已知,自然界中一切高于絕對(duì)零度(-273℃)的物體都在不停向外輻射能量。那么輻射能量在不同頻率范圍中如何分布?


黑體輻射


1859年德國(guó)物理學(xué)家基爾霍夫提出基爾霍夫熱輻射定律,用于描述物體的發(fā)射率與吸收比之間的關(guān)系,是一個(gè)取決于波長(zhǎng)和溫度的函數(shù)。


1895年,物理學(xué)家盧默爾和維恩,提出了輻射空腔的設(shè)想,以及半經(jīng)驗(yàn)的維恩公式,為研究黑體輻射提供了重要手段。


當(dāng)然,黑體是一種理想化的輻射體,自然界中存在的實(shí)際物體,幾乎都不是黑體。為了弄清和獲得紅外輻射分布規(guī)律,普朗克提出體腔輻射的量子化振子模型,并于1900年導(dǎo)出了普朗克黑體輻射定律,用于描述在任意溫度下,從一個(gè)黑體中發(fā)射的電磁輻射的輻射率與電磁輻射的頻率的關(guān)系公式。


反正也看不懂,公式此處就省去啦。


其中,輻射波長(zhǎng)、物體的溫度,物體的材料種類、制備方法、熱過(guò)程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等都是影響因素。


為使黑體輻射定律適用于所有實(shí)際物體,公式中引入發(fā)射率。該系數(shù)表示實(shí)際物體與同溫度黑體輻射性能之比,其值在0-1之間。根據(jù)輻射定律,只要知道了材料的發(fā)射率,就知道了任何物體的紅外輻射特性。


介紹到這里,相信大家一定還是云里霧里,一無(wú)所知的狀態(tài),不經(jīng)想問(wèn)


這和紅外測(cè)溫儀到底有什么關(guān)系?


是這樣的,紅外測(cè)溫儀的組成包括光學(xué)系統(tǒng),光電探測(cè)器,信號(hào)放大器及信號(hào)處理,顯示輸出4個(gè)主要部分。


光學(xué)系統(tǒng)就是紅外輻射的接收系統(tǒng),主要功能是收集被測(cè)目標(biāo)發(fā)射的紅外輻射能量,進(jìn)而把它們匯聚到光電探測(cè)器的光敏面上,并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器和信號(hào)處理電路,并按照儀器內(nèi)療的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后,轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。


通過(guò)對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量,準(zhǔn)確測(cè)定它的表面溫度,就這樣實(shí)現(xiàn)了,是不是很簡(jiǎn)單?


但是讀到這,我們的幸福指數(shù)肯定飆升的很厲害:雖然對(duì)于推導(dǎo)公式智商完全不在線,但是有最強(qiáng)大腦可以幫我。比如,現(xiàn)在需要紅外測(cè)溫儀的時(shí)候,不用想普朗克,想福祿克就好了,不必考慮什么系數(shù)和條件,只用弄清楚當(dāng)前的需求,例如,要在遠(yuǎn)距離、高溫環(huán)境下測(cè)量,那么紅外測(cè)溫儀F572-2就呼之欲出。



TA的每項(xiàng)特點(diǎn)都經(jīng)過(guò)求證,不需推導(dǎo):



 測(cè)量范圍:-30 °C 至 900 °C


60:1 的距離與光點(diǎn)尺寸比,配備雙激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)快速精確地定位目標(biāo)


250ms的響應(yīng)時(shí)間


多語(yǔ)種界面(用戶自選)


當(dāng)前溫度及最大、最小、溫差和平均溫度顯示


與標(biāo)準(zhǔn)迷你型 K 型熱電偶連接器相兼容,其中有的連接器已安裝。


可調(diào)發(fā)射率和預(yù)定義發(fā)射率表


USB 2.0 計(jì)算機(jī)接口線


FlukeView® 表單記錄軟件

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