什么是热成像?

温度表示构成物质的原子和分子的运动速度,并表示释放热量的能力。通常使用摄氏温度 (°C) 单位,但在考虑热能时,使用绝对温度 (K:开尔文) 。绝对零OK=-273.15°C (273.15K=0°C),温度单位δT=1°C=1K。所有绝对零度以上的物体都以辐射能的形式释放热量。通过测量其辐射能量并转换温度,可以测量温度 (普朗克热辐射定律) 。

这种热辐射是电磁波(光),由于通常测量的温度范围是主要发射红外线的区域,所以被称为红外红外温度仪。



红外温度仪大致分为点(点)测量、线(一维扫描式)测量、图像(二维)测量。

每种红外温度仪的特点

  • 点红外温度仪:主要用于生产线上进行测量,其中温度精度和重复性很重要。
  • 扫描红外温度仪:主要用于测量生产线上移动或旋转物体宽度方向的温度分布。
  • 热成像仪・・・设备诊断/建筑诊断/研究用途等多种用途

热成像相机的优点

  • 无接触、远程安全测量
  • 不接触,对物体没有影响
  • 实时图像测量
  • 能够处理-20至2000℃的温度(取决于相机),具有较高的分辨力和空间分辨力。

热成像相机的弱点

  • 因为测量物体表面的放射能量,所以无法测量内部的温度
  • 即使在视觉上可见,它也不会在红外线波长下透过,因此无法通过玻璃/丙烯酸进行测量 (有可以透过的窗户材料) 。
  • 从待测表面进入相机的能量包括辐射、反射和透射能量,并不是所有物体都能高精度测量(辐射率问题)。

测量注意事项(辐射率)

根据理论可以测量的材料的表面状态其辐射率率为1,但目标材料的表面状态通常不是1(0<辐射率<1)。为了通过热成像进行精确测量,需要对相机进行辐射率等设置(辐射率可设置在 0.01 至 1 范围内(取决于型号))。
从待测表面进入相机的能量包括辐射能量、反射能量和透射能量(基尔霍夫定律),这些能量与辐射率一起进行校正,以提高测量精度。但如果校正结果超出温度范围,则无法获得测量结果。

辐射率差异


表面为铝板的简易加热器 (约50°C),右侧涂有黑色涂料


右侧辐射率较高,测得的温度为 51.8°C,精度较高。
镜子左侧,只显示26.5℃的数值,接近室温。


反射的影响(尝试聚焦于反射的物体)

相机本身反射清晰=超低辐射率=难以校正


这里辐射率<0.1,说明剩下的0.9(90%)以上是测量反射源,测量没有意义。一般情况下,建议测量目标物体的辐射率>0.7。未氧化的金属表面往往具有低辐射率,而非金属往往具有高辐射率。

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