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。

普朗克定律公式对于理想的辐射源———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・1/eC2/λT-1

红外测温原理图-辐射率与黑体温度和响应波长的相互依赖关系如右图 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。

下一节我们为大家讲解被测物发射率对红外热像仪测温精度的影响

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