光照源本身为被测物的应用
仪器网 · 2012-07-14 23:35 · 41592 次点击
1.红外线辐射温度计
任何物体在开氏温标零度以上均能产生热辐射。温度较低时,辐射的是不可见的红外光。温度逐渐增高到500℃时,开始辐射部分暗红色光。当温度从50090至1500℃期间,辐射光的颜色从红色逐渐过渡到橙色、黄色、蓝色直至白色,连续光谱中包含了波长为几十微米到0.4um的多种辐射光。综上所述可得出一个结论,通过颜色以及辐射强度的测量,即可粗略确定物体的温度。
我们知道,当物体的温度达到2100℃以上时,其一般温度传感器已无法工作,即使是钨锌5-钨锌26高温型热电偶的测量上限也仅为2100摄氏度,所以高温测从必须采用根据热辐射原理制成的温度计。
辐射温度计分为高温辐射温度计、高温比色温度计、红外辆射温度计等。其中红外辆射温度计既可作高温测量,又可用于冰点以下温度测量。目前红外辐射温度计的温测范围为-50-3000摄氏度,中间又分若干温测间隔,可根据测量灵敏度的需要选择不同温测间隔的红外辐射温度计。
图21-13示出了红外辐射温度计的结构及测量原理框图。
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测试时,按下手枪形测量仪的按钮开关,枪口处分两个光腔同时射出低功率红色激光,因为两个光腔可自动根据被测物体的距离调整发射角度,所以能将两束激光准确汇集到被测点上。发射激光与被测点辐射出的红外能量产生光扰叠加,形成复合光波返回到枪口另设的滤光片上,将反射激光滤除后,仅剩被测点辐射红外能觉通过聚焦凸镜人射到光电池上。红外辆射温度计内设的CPU将根据被测距离、被测点黑度辐射系数、水蒸气及粉尘吸收修正系数、环境温度以及被测点辐射出的红外光强度等诸参数,最终计算出被测物体的表面温度,其反应速度仅需0.5s。另外,该测量仪还具有峰值、平均值显示功能以及外输串行接口。可广泛用于大型电动设备、供电变压器、温度以及军事用途。
2.热释电传感器在报警中的应用加热炉等的温度测量,也可快速测量人体效应热释电效应是指某些电介质的表面温度发生变化时就会逸出电荷,这种现象称为热释电,用这种材料制成的元器件亦称为热释电元器件。
热释电传感器一般由滤光片、热释电红外敏感元器件、组成,结构及原理如图21-14所示。高输人阻抗信号放大器等电器元件热释电敏感元器件制作时,电极,所示。首先将热释电材料制成面积很小的薄片,并在薄片两侧蒸镀上把两个极性相反的热释电薄片做在问一晶片基座上,并且反相串联,如图21-14(a)当整个晶片处于一个温度变化的热力场时,联则输出信号相互抵消,两块热释电薄片产生的电荷量相等,因反向串所以同处一个热力场即使温度变化也不会产生可辨识的输出信号。
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如果两块热释电薄片不是同时而是交替感受到温度变化,则输出信号就不会被抵消而产生方波脉冲电信号。
基于上述,当热释电传感器用于红外防盗装置时,其表面必须设置一块由一组平行的棱柱形透镜所组成的菲涅尔透镜,如图21-15所示。
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菲涅尔透镜的光学原理是,每一棱柱形透镜均为单独透视场;相邻两透镜的透视场不连续,间隔之间存有盲区。换句话说,当运动物体产生的红外辐射,通过菲涅尔透镜而射到热释电薄片上时,其感知是非连续的,或者说两块热释电薄片是分时交替感知红外辆射的。如此,热释电敏感元器件将会输出一连串方波脉冲电信号,信号幅度大小和红外辐射强度有关。显然,若物体静止不动热释电薄片则不会输出电信号。
热释电敏感元器件输出的交变脉冲电信号频率随人体的运动速度成正比。人体正常行走时,产生的交变脉冲电信号频率约为5-6Hz;当快速奔跑时,产生的交变脉冲电信号频率约为20Hz。这说明,热释电传感器的鉴频带宽不应太宽,应为0.2-25Hz。带宽大,噪声电压高,误判率也高;带宽窄,大部分干扰信号被屏蔽则误判率低。
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