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    深度解析红外发射率之一

    日期:2019/11/04  点击:9 次

    深度解析红外发射率之一

     

    热量和红外发射

    热能是能量的一种形式。热量储存在物体中(我们周围的一切事物),就像电能储存在电池内一样。

    一个物体如果不带有热量将会是非常冷的,我们称其为绝对零度(-460℉或-273℃),这是最冷的物体。因为它的热量绝对值是零。当物体被加热时,温度会上升。一个物体的热量越多,将会变得越热。

     

    热量是通过分子和原子(次原子的微粒)的运动储存在物体内的。当物体处于绝对零度时,没有热量,分子和原子也不运动。一旦热量增加,温度开始上升,原子和分子(亚原子的微粒)开始振动(并改变能量的状态)。由于储存在物体内的热量总量的增加,分子和原子的振动将越来越剧烈。

     

    就像两手拍打或橡胶带振动时产生声音一样,红外能量通过这些原子和分子的振动,通过它们相互之间的碰撞释放出来。这些释放出的能量就是红外测温仪所测量的红外能量。温度越高,原子和分子的振动越剧烈,释放的红外能量越多。这里关于温度和释放的红外能两者之间密切的线性关系,就是红外测温仪能够准确测温的工作原理。

    黑体能量分布和波长、温度之间的关系

    通常一个物体释放出的红外能总量与其温度呈正比关系。一个相对小的温度变化通常能够带来一个相对较大的红外能量的变化。因此,红外测温仪具有较高的精度。但现实中存在很多影响红外测温仪准确工作的因素。因此,了解红外测温仪的本质和原理是至关重要的。

    如前所述,红外能量是由原子和分子的振动产生的。当物体温度较低的时候,这些振动相对较慢,释放的红外能也相对较小。当物体温度升高时,振动的频率增加并且释放出的红外能总量也随之增加。振动的频率与产生的能量的波长有关系。频率越高,波长越短。通常对于大多数材料来说,红外能量发出的波的频率和波长不是固定的,而是呈曲线分布,在一个范围内波动。在任何特定波长上,发出的红外能都随温度的增加而增加(见下图)。但是,低温物体发射出的峰值波长较长,而高温物体发射出的峰值波长较短。

    在分析光谱上不同温度产生的红外能分布时,需要注意两点。第一点是要注意在短波长下任何特定的温度变化所带来的红外能量的变化比在长波长下大得多。这就是说一个短波长红外测温仪更能准确地提供温度变化的趋势,并且更能耐受诸如发射率变化、光学结垢和瞄准误差等一系列干扰。第二点是要注意当温度变得越来越低时发射出的峰值能量的波长将增加。这就是说在测量温度很低的目标时,有必要使用一个波长相对较长的传感器。在下文中将仔细地给予说明。

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