傳感技術(shù)第四章ppt課件-展示頁(yè)
2025-05-15 00:42本頁(yè)面
【正文】 光的輻射功率按一定規(guī)律變化，把紅外輻射調(diào)制成交變輻射，得到易于處理的交流信號(hào)輸出。它是斯蒂芬 — 玻爾茲曼定律的應(yīng)用，定律表達(dá)式為 紅外溫度傳感器 4WT???式中 W—— 物體單位面積所發(fā)射的輻射功率； ε—— 物體表面的法向比輻射率； σ—— 斯蒂芬 — 玻爾茲曼常數(shù)； T—— 物體的絕對(duì)溫度 (K)。 紅外溫度傳感器 （ 3） 紅外測(cè)溫原理 紅外測(cè)溫有幾種方法，這里只介紹全輻射測(cè)溫。 可測(cè)攝氏零下幾十度到零上幾千度的溫度范圍； ⑥ 應(yīng)用范圍廣。 由于物體的輻射能量與溫度的四次方成正比，因此物體溫度微小的變化，就會(huì)引起輻射能量較大的變化，紅外傳感器即可迅速地檢測(cè)出來(lái)； ④ 準(zhǔn)確度較高。 特別適合用于較遠(yuǎn)距離的高速運(yùn)動(dòng)物體、帶電體、高溫及高壓物體的溫度測(cè)量； ② 反應(yīng)速度快。研究發(fā)現(xiàn) ， 太陽(yáng)光譜各種單色光的熱效應(yīng)從紫色光到紅色光是逐漸增大的 ， 而且最大的熱效應(yīng)出現(xiàn)在紅外輻射的頻率范圍內(nèi) ， 因此人們又將紅外輻射稱(chēng)為熱輻射或熱射線(xiàn) 。 紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射 。 它的波長(zhǎng)范圍大致在 ～ 1000μm的頻譜范圍之內(nèi) 。 任何物體 ， 只要它的溫度高于絕對(duì)零度 ， 就有紅外線(xiàn)向周?chē)臻g輻射 。 （ 1）紅外輻射 紅外輻射俗稱(chēng)紅外線(xiàn) ， 它是一種人眼看不見(jiàn)的光線(xiàn) 。比值 QR/Q0， QP/Q0，Qt/Q0，分別稱(chēng)作該物體的吸收率，反射率和透射率。 紅外溫度傳感器 輻射能投射到物體表面上；一部分被物體吸收，一部分被反射，另一部分透過(guò)物體。物體溫度越高，粒子被激勵(lì)的越強(qiáng)烈，輻射能量越大。這種電磁波是由物體內(nèi)部帶電粒子在分子和原子內(nèi)振動(dòng)產(chǎn)生的，其中與物體本身溫度有關(guān)傳播熱能的那部分輻射，稱(chēng)為熱輻射。 ? 缺點(diǎn) — 整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、調(diào)整麻煩、價(jià)格昂貴；儀表讀數(shù)通常只反映被測(cè)物體表現(xiàn)溫度 (需進(jìn)一步轉(zhuǎn)換 )；不易組成測(cè)溫、控溫一體化的溫度控制裝置。 概述 概述 非接觸式 ： 非接觸測(cè)量法是利用物質(zhì)的熱輻射原理 ， 測(cè)溫敏感元件不與被測(cè)介質(zhì)接觸 ， 通過(guò) 輻射 和 對(duì)流 實(shí)現(xiàn)熱交換 ， 達(dá)到測(cè)量的目的 。 概述 ? 優(yōu)點(diǎn) — 測(cè)溫精度相對(duì)較高， 測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉，儀表讀數(shù)直接反映被測(cè)物體實(shí)際溫度；可方便地組成多路集中測(cè)量與控制系統(tǒng) 。 接觸式 ：接觸式溫度測(cè)量的特點(diǎn)是感溫元件直接與被測(cè)對(duì)象相接觸 ， 兩者進(jìn)行充分的熱交換 ， 使兩者具有同一溫度 ， 達(dá)到測(cè)量的目的 。 ? 能量：溫度是描述系統(tǒng)不同自由度間能量分配狀況的物理量。 ? 熱平衡：溫度是描述熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量。第四章 溫度傳感器 概述 紅外溫度傳感器 光纖溫度傳感器 傳感技術(shù) 溫度是表征物體或系統(tǒng)冷熱程度的基本物理量。 溫度單位是國(guó)際單位制中七種基本單位之一。 ? 分子物理學(xué)：溫度反映了物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。 概述 根據(jù)傳感器的測(cè)溫方式 ， 溫度基本測(cè)量方法通?？煞殖?接觸式 和 非接觸式 兩大類(lèi) 。 根據(jù)測(cè)溫轉(zhuǎn)換的原理 ， 接觸式測(cè)溫又可分為膨脹式 、 熱阻式 、 熱電式等多種形式 。 ? 缺點(diǎn) — 由于感溫元件與被測(cè)介質(zhì)直接接觸 ， 從而要影響被測(cè)介質(zhì)熱平衡狀態(tài) ， 而接觸不良則會(huì)增加測(cè)溫誤差；被測(cè)介質(zhì)具有腐蝕性及溫度太高亦將嚴(yán)重影響感溫元件性能和壽命等缺點(diǎn) 。 概述 ? 優(yōu)點(diǎn) — 非接觸式測(cè)溫具有不改變被測(cè)物體的溫度分布，熱慣性小，測(cè)溫上限可設(shè)計(jì)得很高，便于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度和快速變化的溫度等優(yōu)點(diǎn)。 紅外溫度傳感器 任何物體只要其自身及周?chē)臏囟炔皇墙^對(duì)零度，都會(huì)以電磁波的形式向周?chē)椛淠芰?。它不需要任何物質(zhì)作為媒介（真空中也傳播）。當(dāng)與周?chē)臏囟认嗟葧r(shí)，輻射熱量過(guò)程處于動(dòng)平衡狀態(tài)。設(shè)外界投射到物體表面上的總能量為 Q0，吸收QR，反射 QP，透射 Qt。依次為 α， β， τ，根據(jù)能量守恒定律，α＋ β＋ τ＝ 1，當(dāng) α＝ 1， β=τ=0，該物體稱(chēng)為絕對(duì)黑體，全吸收。 但實(shí)際上它和其他任何光線(xiàn)一樣 ， 也是一種客觀存在的物質(zhì) 。 紅外線(xiàn)是位于可見(jiàn)光中紅光以外的光線(xiàn) ， 故稱(chēng)為紅外線(xiàn) 。
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