红外热成像测温技术及其应用共44页文档
红外线测温技术的工作原理及应用研究
红外线测温技术的工作原理及应用研究摘要：红外线测温技术是一种非接触式的测温方法，其工作原理基于物体辐射的红外能量。
本文将详细介绍红外线测温技术的工作原理，包括发射器、光学系统、探测器和信号处理等关键部件的功能及作用。
此外，我们将探讨红外线测温技术在工业生产、医疗领域、环境监测、建筑物管理和消防等方面的应用研究，并列举一些相关实际应用案例。
1. 引言红外线测温技术是一种基于物体辐射能量的测温方法。
相比于传统的接触式测温方法，红外线测温技术具有非接触、远距离、快速测量等优势，因此在许多领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍红外线测温技术的工作原理及其在不同领域中的应用研究。
2. 红外线测温技术的工作原理红外线测温技术基于物体的红外辐射能量来测量其温度。
物体在一定温度下，会辐射出一定波长范围内的红外线能量，这种辐射能量与物体的温度成正比关系。
红外线测温技术利用发射器发射红外辐射，通过光学系统对目标区域的红外能量进行聚焦，然后由探测器将红外能量转换为电信号。
最后，信号处理单元分析电信号并计算出物体的温度。
3. 红外线测温技术的关键部件（1）发射器：发射器是红外线测温技术中的关键部件，负责发射红外辐射。
“黑体辐射源”被广泛应用于发射器中，通过加热进行热辐射，发射特定波长范围内的红外辐射能量。
（2）光学系统：光学系统包括凹面镜和透镜，用于聚焦红外辐射能量到探测区域。
凹面镜将红外辐射反射到透镜上，透镜进一步聚焦红外辐射能量，提高探测的远距离能力。
（3）探测器：探测器是红外线测温技术中的核心组成部分，负责将红外辐射能量转换为电信号。
常用的探测器有铟镉镓探测器、热电探测器和焦平面阵列探测器等。
（4）信号处理：信号处理单元用于分析和处理来自探测器的电信号，并转换为温度值。
这个单元的功能是关键的，它不仅能实时计算目标物体的温度，还可以提供警报或数据记录等功能。
4. 红外线测温技术的应用研究（1）工业生产：红外线测温技术在工业生产中广泛应用，例如在冶金、能源、化工等行业中监测高温物体的温度。
红外热成像技术应用与发展
红外热成像技术应用与发展红外热成像技术是一种能够测量和显示目标物体表面温度分布的先进技术。
通过红外热成像技术，可以将目标物体的表面温度以不同的颜色进行表示，从而反映目标物体的热分布情况。
该技术在许多领域都有广泛的应用，并且正在不断发展和完善。
首先，红外热成像技术在军事领域中得到了广泛的应用。
军事人员可以利用红外热成像技术来探测并追踪敌人的活动，实现夜间侦察和监视。
另外，红外热成像技术还可以用于导弹制导系统，提高射击命中率。
在无人机领域，红外热成像技术可以用于目标识别和跟踪，提高作战的效果。
其次，红外热成像技术在公共安全领域中也有重要的应用价值。
例如，在火灾救援中，红外热成像技术可以帮助消防人员快速地找到火源和寻找受困人员，提高救援的效率和成功率。
另外，红外热成像技术还可以在边境安全、反恐等领域中用于实时监控和追踪可疑人员。
此外，红外热成像技术在工业领域也有广泛应用。
在电力设备和输电线路的巡检中，利用红外热成像技术可以及时发现异常温度，避免设备突然故障和火灾事故。
在机械设备维护中，红外热成像技术可以用于检测设备的磨损和故障，及时采取措施进行维修和保养，延长设备的使用寿命。
另外，红外热成像技术还可以在产品质量控制中应用，及时发现产品缺陷和质量问题，提高产品的质量和竞争力。
最后，随着科技的不断进步，红外热成像技术还有很大的发展潜力。
目前，传统的红外热成像技术已经可以实现高清晰度图像的获取，但仍存在一些限制，如分辨率较低、成像速度较慢等。
未来，随着红外成像器件和算法的进一步发展，红外热成像技术将实现更高的分辨率和更快的成像速度，从而更好地满足各个领域的需求。
综上所述，红外热成像技术在军事、公共安全、工业等领域中都有广泛的应用，且具有很大的发展潜力。
随着技术的不断创新和完善，相信红外热成像技术将为各个领域带来更多的应用和突破。
红外热成像测温技术及其应用ppt课件
科学实验研究
❖ 在科学实验研究方面，红外热像仪亦可显示其在测 试物体温度场方面的优势。例如， *利用红外热像仪测量火焰温度， *利用其精确测试物体的发射率。 在许多科学实验研究方面都取得了较好的效果。
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热成像测量物体表面温度
探测器的制冷装置
目的：消除背景噪声和提高探测器的灵敏度 几种常用的微型制冷器： ⑴杜瓦瓶式制冷器 ⑵气体节流式制冷器 ⑶半导体制冷器
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热成像测量物体表面温度
应用
⑴在电力行业中的应用
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热成像测量物体表面温度
应用
⑵在微电子行业中的应用
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热成像测量物体表面温度
应用
⑶ 机械故障诊断
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热成像测量物体表面温度
应用
⑷野生动物
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热成像测量物体表面温度应用⑸夜视监视.热成像测量物体表面温度
应用
⑹在军事上的应用
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红外热成像人体快速测温系统
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应用
❖ 红外热成像测温技术具有很多优点!因此在—— 医疗卫生、 航空航天、 无损探伤、 安全检查等领域
❖ ——得到了广泛的应用。
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安全预测
❖ 安全预测就是早期发现设备的异常情况，并相应地 采取适当的补救措施，以保证设备安全，减少损失。 对于大型设备，利用红外热像仪在设备运行时对其 早期的温度异常变化进行在线监测，判断设备运行 状况具有重要意义。典型的应用情况有：对工业炉 窑和高温管道耐火材料侵蚀和剥落情况的监测，预 防烧穿事故的发生；对锅炉及加热炉炉壁和保温容 器壁的监测，寻找热能泄露点，实现节能；在带电 的情况下，对各种电气设备线路的监测，预防停电 和火灾等恶性事故的发生；等等。
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热成像测量物体表面温度
测温影响因素
红外线测温技术的原理和应用
红外线测温技术的原理和应用红外线测温技术是一种非接触式温度测量方法，广泛应用于工业、医疗、消防等领域。
它通过检测物体发射的红外辐射能量来测量物体的表面温度。
本文将详细介绍红外线测温技术的原理和应用。
一、红外线测温技术的原理红外线（IR）是在电磁波谱中紧邻可见光的一个频段，其波长范围为0.75μm-1000μm（微米）。
红外线的特点是能够通过大气层，并且被热物体发射。
红外线测温技术基于物体的发射与吸收红外辐射的原理来进行测量。
红外线测温技术的原理可以归结为以下几个关键步骤：1.热能发射：所有物体都会发射红外辐射能量，其强度与物体的温度成正比。
温度越高，物体发射的红外辐射能量越大。
2.红外辐射接收：测温设备（红外测温仪或红外相机）通过感应元件接收物体发射的红外辐射能量。
3.信号处理：测温设备将接收到的红外辐射能量转换成电信号，并进行滤波、放大等处理。
4.温度计算：通过校准和算法，将接收到的电信号转换为与物体表面温度对应的数值。
5.显示或记录：获得物体的表面温度数值后，可以通过显示屏或记录设备显示或记录下来。
二、红外线测温技术的应用红外线测温技术具有非接触、快速、准确等优点，因此在许多领域得到了广泛的应用。
1.工业领域在工业生产中，红外线测温技术可以用于监测和控制物体的温度。
例如，可以用于炉温监测、电子元件的温度检测、冶金工艺中的温度控制等。
红外线测温技术可以实时地检测物体的温度变化，帮助提高生产效率和质量。
2.电力行业红外线测温技术在电力行业的应用主要包括电力设备的温度检测和故障诊断。
通过对输电线路、变压器、开关设备等的温度进行监测，可以早期发现潜在的故障并采取相应的措施，预防事故的发生，保障电力系统的安全运行。
3.医疗和健康 care红外线测温技术在医疗和健康 care 领域的应用日益广泛。
例如，在医院中，可以使用红外测温仪快速测量人体表面的温度，尤其是在流行病期间，可以实现快速筛查和诊断。
此外，红外线测温技术也可用于测量食品、水源等的温度，以确保食品安全和水质安全。
红外测温技术的应用及介绍(参考Word)
红外测温技术的应用及介绍目前，红外测温技术的应用越来越广泛，尤其在产品质量控制和监测、设备在线故障诊断、安全保护以及节约能源等方面发挥了重要作用。
近二十年来,非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展,性能不断提高,适用范围也不断扩大,市场占有率逐年增长。
比起接触式测温方法,红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。
一、外测温仪工作原理了解组外测温仪的工作原理、技术指标、环境工作条件及操作和中频电炉维修等是为了帮助用户正确地选择和使用红外测温仪。
一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。
物体的红外辐射特性一辐射能量的大小及其按波长的分布一与它的表面温度有着十分密切的关系。
因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。
黑体辐射定律:黑体是一种理想化的辐射体,它吸收所有波长的辐射能量,没有能量的反射和透过,其表面的发射率为1。
应该指出,自然界中并不存在真正的黑体,但是为了弄清和获得红外辐射分布规律,在理论研究中必须选择合适的模型,这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。
物体发射率对辐射测温的影响：自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。
所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。
因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。
该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。
根据辐射定律，只要知道了材料的发射率,就知道了任何物体的红外辐射特性。
影响发射率的主要因素在：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。
当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量,然后由测温仪计算出被测目标的温度。
红外热成像技术的研究与应用
红外热成像技术的研究与应用红外热成像技术是一项非常重要的测量和探测工具，它是通过记录和分析目标物体所发出的红外辐射信号，来确定目标物体表面温度分布情况的一种技术。
基于红外热成像技术的研究和应用，在诸多领域中都得到了广泛的应用。
下面，我们将就红外热成像技术的研究和应用进行探讨。
红外热成像技术的原理红外热成像技术的核心是通过对目标物体所发出的红外辐射信号进行记录，从而分析目标物体表面的温度分布情况。
热辐射现象是指物体在室温以上时，随着温度的升高，物体会向外发射电磁辐射，这种辐射主要是红外辐射，可以被红外热成像技术探测到。
红外热成像技术所使用的探测器可以将红外辐射信号转化为电信号，并通过处理电信号，最终得到红外热成像图像。
在每一个像素点上，红外热成像探测器可以测量光子能量并转换为电信号，然后将它们转换成灰度图像。
因此，对于发出不同热辐射的物体，红外热成像技术测量结果也会有所不同。
红外热成像技术的运用红外热成像技术具有广泛的运用领域，从建筑、工业和医学，到消防、保安和科学等领域。
下面就分别对几个主要领域进行简单的介绍：建筑领域：在建筑领域，红外热成像技术的运用非常广泛。
例如，红外热成像技术可以检测建筑物表面的温度分布情况，从而找出建筑物的热漏点，这对于节能、提高建筑物的能源利用效率非常重要。
工业领域：在工业领域，红外热成像技术可以帮助监视机器和设备的状态，检测设备表面的温度分布情况，并能及时发现故障原因。
此外，红外热成像技术还可以用于检测机器和设备的压力和热量等关键参数。
医学领域：在医学领域，红外热成像技术可以用于检测人体表面的温度分布情况。
例如，在肿瘤治疗过程中，医生可以利用红外热成像技术来监控肿瘤表面的温度分布情况，从而实现对肿瘤的精准治疗。
消防领域：在消防领域，红外热成像技术可以用来侦测火灾隐患。
因为火灾发生时，不仅会产生热量，还会产生大量的烟雾。
这时，红外热成像技术就可以依靠其红外光源探测烟雾中的热点，从而找出火灾隐患并给出及时报警。
红外热像仪的用途和原理PDF
红外热像仪的原理和用途红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上从而获得红外热像图这种热像图与物体表面的热分布场相对应。
通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。
热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
一红外热像仪的发展红外热像仪在最早是因为军事目的而得以开发近年来迅速向民用工业领域扩展。
自二十世纪70年代欧美一些发达国家先后开始使用红外热像仪在各个领域进行探索。
红外热像仪也经过几十年的发展已经发展成非常轻便的现场测试设备。
由于测试往往产生的温度场差异不大和现场环境复杂等因素好的热像仪必须具备160120像素、分辨率小于0.1℃、空间分辨率小、具备红外图像和可见光图像合成功能等。
红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上从而获得红外热像图这种热像图与物体表面的热分布场相对应。
通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。
热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
红外热像仪在全球范围内美国拥有绝对领先的技术。
全球前三大红外热像仪品牌RNOFLIR和FLUKE都是美国品牌。
其中RNO是全球红外热像仪的鼻祖也是全球第一大红外热像仪品牌。
其知名的型号也是占据全球40市场份额的单品是PC-160. 作为一款售价4000多美元的红外热像仪这款热像仪拥有高达60HZ的帧频帧频越高热像仪精度越高感应速度也快也更精确成像也更连续这款红外热像仪可以说性价比非常高。
FLIR主要生产低端的2000美元左右的红外热像仪。
FLUKE主要生产中低端的红外热像仪。
二红外热像仪的原理红外热成像技术是一项前途广阔的高新技术。
比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外称为红外线或称红外辐射是指波长为0.781000微米的电磁波其中波长为0.782.0微米的部分称为近红外波长为2.01000微米的部分称为热红外线。
(完整版)红外热成像介绍
第二章 热成像与可见光成像对比
第一节 成像方式对比 第二节 性能对比 第三节 效果对比
第二节 性能对比
性能特点
普通摄像机
主动红外摄像机
热成像摄像机
工作方式 监控距离 监控能力 隐蔽性能
温度显示
被动式 依赖日光或照明设施
主动式 依赖红外灯光
被动式 不受光线影响
监控范围小 监控作用距离近 着重于对物体的分辨
第一节 成像方式对比 第二节 性能对比 第三节 效果对比
第三节 效果对比
野外效果：
普通摄像机
主动红外摄像机
热成像摄像机
第三节 效果对比
室内效果：
普通摄像机
主动红外摄像机
热成像摄像机
第三节 效果对比
室外效果：
普通摄像机
主动红外摄像机
热成像摄像机
内容概要
1 第一章 热成像技术基础知识 2 第二章 热成像与可见光成像对比
第一章 热成像技术基础知识
第一节 热辐射的产生 第二节 热辐射的传播 第三节 热辐射的采集 第四节 热成像原理
第三节 热辐射的采集
热辐射的采集
1.特殊材质的镜头
普通镜头
红外镜头
锗镜头
高纯锗单晶具有高的折射系数，对红外光透明，不透过可见光和紫外线
第三节 热辐射的采集
2.热红外探测器 热红外探测器是热成像摄像机的心脏，主要功能是将红外辐射转变为电信 号，探测器分为制冷型、非制冷型两种
第一节 产品构成及参数 第二节 产品特点
第三节 产品优劣标准
第三节 产品特点
红外热成像网络摄像机的几大特点
1.探测能力强 适用于完全黑暗的环境之下，可在零光照的情况下清楚分辨不同物体，识 别伪装及隐蔽的目标
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科学实验研究
❖ 在科学实验研究方面，红外热像仪亦可显示其在测 试物体温度场方面的优势。例如， *利用红外热像仪测量火焰温度， *利用其精确测试物体的发射率。 在许多科学实验研究方面都取得了较好的效果。
热成像测量物体表面温度
探测器的制冷装置
目的：消除背景噪声和提高探测器的灵敏度
几种常用的微型制冷器： ⑴杜瓦瓶式制冷器 ⑵气体节流式制冷器 ⑶半导体制冷器
红外热成像人体快速测温系统，因其具有的非接触、 响应速度快、操作简便等特点，被相关单位作为机场 、港口、车站等公共场所排查监测“非典”等症状患者 和疑似病人的重要工具。在一些不便于使用传统接触 式测温方法的场合，红外辐射式测温仪就显得尤为重 要了。红外热成像人体快速测温系统是集先进的光电 子技术、热成像技术、图像处理技术和控制技术于一 体的高科技产品。整个系统包括红外监控系统（体温 探测头、光学镜头、红外分析软件等）、人梯体温监 测岗和监控指挥中心。
❖ 在红外热成像技术研究领域中，红外探测器是核心， 探测器的技术水平决定了热成像技术的技术水平。 基于光电效应的光子探测器和基于热电效应的热电 探测器一直是红外热成像技术的两大支柱。为获得 高性能必须在低温(典型的是液氮温度77K)下工作。 正是由于需要制冷以及成本等原因，使光电探测器 类热成像技术在民用领域仍难形成很大的市场。而 热电探测器类热成像技术由于灵敏度和响应速度方 面的限制，只有采用热电摄像管的热成像系统(即 热电视)获得一些应用，而且一般用于要求较低的 民用领域。
提纲 OUTLINE
基本原理
先给出黑体的红外辐射规律。黑体, 简单讲就是对一切波 长的入射辐射吸收率都等于1的物体, 也就是说全吸收。显 然, 因为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射 辐射都有一定的反射(吸收率不等于1) , 所以, 黑体只是人 们抽象出来的一种理想化的物体模型。但黑体热辐射的基 本规律是红外研究及应用的基础, 它揭示了黑体发射的红 外热辐射随温度及波长变化的定量关系。其中最重要的是 下面3个基本定律。 (1) 普朗克辐射定律 (2) 斯蒂芬- 玻耳兹曼定律 (3) 朗伯余弦定律
热成像测量物体表面温度
测温影响因素
⑴被测物体发射率 发射率又称为黑度，反映物体向外发射辐射的能 力．物体表面发射率是不相同，且随温度和波长变化。
热成像测量物体表面温度
⑵背景
被测物体的辐射能
背景投向物体表面被物体 物体表面反射的辐射能
背景投向物体表面并透过物 体物体表面的辐射能
⑶大气
某些成分吸 收红外辐射
医疗卫生
❖ 因为当人体局部或全身发生病变，血液循环障碍以 及代谢功能发生变化时，将导致相应部位温度平衡 的破坏，所以体温变化是人体病理诊断的重要指标 之一。因此可利用红外热像仪检查人体温度分布的 异常情况，为某些疾病特别是恶性肿瘤提供诊断的 依据。
质量监测
❖ 在很多产品的质量监控方面，需要严格控制温度的 均匀性，可利用红外热像仪检测其温度场分布，例 如，轧钢厂的板坯温度分布情况、纸浆干燥监测、 沥青路面的铺设、水泥旋转窑监测、玻璃制造过程 温控，以及复合材料、建筑材料、集成电路板设计 等工业过程中均需要进行过程温度调查与监测
测温系统结构图
系统测温界面图
红外热成像伪彩色测温系统
❖ 由于人眼对灰度微弱递变的敏感程度远远小于对色 彩变化的敏感程度。在256个灰度级中能分辨出 40个左右级灰度，而能分辨出的彩色达几自种甚 至上千种。伪彩色增强技术作为一大类基本的图像 增强处理技术，是将灰度图像转变为伪彩色图像， 也可以是原来自然彩色的图像变换成给定彩色分布 的图像，如不同谱能遥感图像。
❖ 红外热成像测温技术具有很多优点!因此在—— 医疗卫生、 航空航天、 无损探伤、 安全检查等领域
❖ ——得到了广泛的应用。
安全预测
❖ 安全预测就是早期发现设备的异常情况，并相应地 采取适当的补救措施，以保证设备安全，减少损失。 对于大型设备，利用红外热像仪在设备运行时对其 早期的温度异常变化进行在线监测，判断设备运行 状况具有重要意义。典型的应用情况有：对工业炉 窑和高温管道耐火材料侵蚀和剥落情况的监测，预 防烧穿事故的发生；对锅炉及加热炉炉壁和保温容 器壁的监测，寻找热能泄露点，实现节能；在带电 的情况下，对各种电气设备线路的监测，预防停电 和火灾等恶性事故的发生；等等。
不需要达到与目标物体的热平 衡，只要接受辐射就可以
测温范围宽
普通型T系列 -20℃— 300℃
热成像测量物体表面温度
灵敏度高 空间分辨率高
目前最灵敏的热成像系统 能测出0.01℃的温度变化
例如：点热成像系统1s内 可测出20万个点。
影响因素
1 被测物体发射率的影响 2 背景的影响 3 大气的影响
热成像测量物体表面温度
应用
⑴在电力行业中的应用
热成像测量物体表面温度
应用
⑵在微电子行业中的应用
热成像测量物体表面温度
应用
⑶ 机械故障诊断
热成像测量物体表面温度
应用
⑷野生动物
热成像测量物体表面温度
应用
⑸夜视监视
热成像测量物体表面温度
应用
⑹在军事上的应用
红外热成像人体快速测温系统
Байду номын сангаас
红外热成像在线测温系统
❖ 红外热成像在线测温来统 将物体表面的热辐射显示 成二维的可视图象, 它是热 成像技术、红外标定技术 、图象处理技术、多去翱 本技犬和图象压缩与恢复 技术等多项高技术的集成 。它采用近红外固体电荷 栩合器件设计而成, 不需制 冷、成本低、可靠性好。
非制冷红外焦平面热成像测温系统
系统基本组成
红外热像仪是一种红外波段的摄像机，它利用实 时的扫描热成像技术进行温度分析，其系统组成包 括红外望远镜、光学扫描仪、红外探测器与制冷器 组件、信号放大器与处理电路、显示器等。下图为 其系统基本组成示意图
优点（1)
优点（2）
热成像测量物体表面温度
优点
非接触测量
响应快
不影响目标的温度分布
被测物体辐射的能量
响应平面 大气
探 测 器
红外热成像仪
热成像系统的温度标定
黑体炉原理图
最大探测距离
制冷装置
“制冷”这一要求—— 导致了常规的热成像测温系统成本太高，
应用比较受限！
工作波长的选择
在选用红外热成像仪或热辐射仪的时候，应注意 生产厂家所提供的工作波段。
红外热成像测温的应用
应用