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红外测温仪的红外基础理论

2014/03/11

1672年,人们发现太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成,同时,牛顿做出了单色光在性质上比白色光更简单的著名结论。使用分光棱镜就把太阳光(白光)分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光。1800年,英国物理学家F. W. 赫胥尔从热的观点来研究各种色光时,发现了红外线。他在研究各种色光的热量时,有意地把暗室的唯一的窗户用暗板堵住,并在板上开了一个矩形孔,孔内装一个分光棱镜。当太阳光通过棱镜时,便被分解为彩色光带,并用温度计去测量光带中不同颜色所含的热量。为了与环境温度进行比较,赫胥尔用在彩色光带附近放几支作为比较用的温度计来测定周围环境温度。试验中,他偶然发现一个奇怪的现象:放在光带红光外的一支温度计,比室内其他温度的批示数值高。经过反复试验,这个所谓热量最多的高温区,总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布太阳发出的辐射中除可见光线外,还有一种人眼看不见的“热线”,这种看不见的“热线”位于红色光外侧,叫做红外线。红外线是一种电磁波,具有与无线电波及可见光一样的本质,红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃,对研究、利用和发展红外技术领域开辟了一条全新的广阔道路。

红外线的波长在0.76~100μm之间,按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类,它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射,它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动,并不停地辐射出热红外能量,分子和原子的运动愈剧烈,辐射的能量愈大,反之,辐射的能量愈小。
温度在绝对零度以上的物体,都会因自身的分子运动而辐射出红外线。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后,成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布,经电子系统处理,传至显示屏上,得到与物体表面热分布相应的热像图。运用这一方法,便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。