红外测温仪的光学系统和工作原理

时间:2015-03-06 08:52 来源:杰创立作者:杰创立点击:次

红外测温仪是当今社会生产中的一个重要的监测仪器，不可或缺的。记得小时候看是说起，那时特别对一些光感兴趣，有了红外线之后，我咧迷上了红外线（小时候玩的那种玩具，照在墙上会有不同的图案的那种）总是收集一些，但是因为家里的原因。不让我玩。但是心里慢慢对红外线产生了神秘感，为什么它会发射出红光，而且具有一点穿透效果呢。现在想起来那时真是天真，现在我在一家仪器仪表公司工作，经常接触红外测温仪、红外成像仪。虽然它是有红外线和光学镜片组成的，不是单一的红外线。但是我一看到就能想起小时候的很多事来，使我记忆仿佛又回到了小时候和同伴们仪器玩耍的场面。红外测温仪是我现在工作必须所接触的。儿时的童趣是我们现在体会不到的，那种天真烂漫的笑容是我们这些在社会奔波的人羡慕的。

温度是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在使用过程中存在一定的使用局限。红外测温仪属于非接触的实时测温装置。

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。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——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。

红外测温仪工作原理

工作原理为辐射体发出的红外辐射，进入光学系统，经调制器把红外辐射调制成交变辐射，由探测器转变成为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值，并显示在液晶屏上。

红外测温仪的光学系统

红外测温仪系统由菲涅尔光学透镜和滤光片组成。将该光学透镜置于红外热释电传感器上。菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当被测物从透镜前经过时，发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。

热释电探测器

热释电红外探测器的结构通常由热释电晶体、氧化膜、滤光镜片、结型场效应管FET和电阻等部分组成。

当交变的红外线照射到晶体表面时，晶体温度迅速变化，这时才发生电荷的变化，从而形成一个明显的外电场，这种现象称为热释电效应。

采用双探测元热释电红外传感器，其结构如图所示。该传感器将两个特性相同的热释电晶体逆向串联，用来防止其他红外光引起传感器误动作。另外，当环境温度改变时，两个晶体的参数会同时发生变化，这样可以相互抵消，避免出现检测误差。该传感器使用时，D端（漏极）接电源正极，G端（栅极）接电源负极，s端（源极）为信号输出。

红外测温技术随着现代技术的发展日趋完善,以其非接触和快速测温的优点，在工业、农业、医疗和科学研究方面都有着广泛的用途。开发更新型的红外测温技术，完善红外测温仪的性能是时代发展的要求。