光电比色高温仪的研究

1　前言目前人们测量物体表面温度时 ,通常是利用光学高温计和全辐射高温计 ,但是其测量准确度常常要受到被测物体表面黑度变化和中间介质等因素的影响 ,因而引起测量误差。但是若采用光电比色高温法测量物体表面温度 ,就可以减小上述因素的影响。2　光电比色高温法测温原理光电比色高温法是利用物体在两个不同辐射波长下的亮度比来实现测温 ,对于温度为Ｔ1的黑体 ,由维恩公式可得其辐射波长为λ1、λ2 (λ1<λ2 )的亮度分别为Ｂｏλ1=ＣＣ1λ1-5 ｅ-Ｃ2λ1Ｔ1　　　Ｂｏλ2 =ＣＣ1λ2 -5 ｅ-Ｃ2λ2 Ｔ1两式相除并取对数 ,整理后则得Ｔ1=Ｃ2…     

红外测温原理及误差分析

从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理,推导了它的数学模型,描述了物体的辐射功率与波长、温度之间的关系,即红外测温必须根据实际测温范围,选择不同的工作波长．通过具体应用电路的实验数据,从环境、反射率、距离系数等几个方面,探讨和分析了测量精度的原因,得出了环境温度与被测目标温度之间的相互关系,验证了环境温度是红外测温产生误差的主要因素,并为消除测量误差提出了改进方法．     

红外热象仪

任何大于绝对零度的物体都发射红外线,它的波长约在0.75—1000微米之间。人体红外辐射主要在3—50微米之间,峰值波长为9.3微米。黑体是研究热辐射规律的理想辐射体。黑体积分辐射通量密度与温度关系遵守斯蒂芬-玻耳兹曼定律,辐射通量密度按波长分布,符合普郎克公式,辐射峰值波长遵守维恩定律,它们都与物体表面温度有关。我们以适当的方法运用这些热辐射定律就能测出物体的热辐射和温度,这就是辐射计、辐射温度计。 人体皮肤表面各处温度是不同的,不同的物体也有不同的温度,用辐射温度计逐点测量所观察视场内景物的温度,经过处理,以可见图象形式显示出景物的温度分布,如     

比色测温的波长选择

介绍了辐射测温的基本原理,以比色测温的原理为基础,探讨在辐射测温中波长选择的方法原则.通过黑体能流密度的推导,对输出电压比值范围、信噪比方面做了详细的分析,得出具体的数据来判断被测物体的温度对波长的要求,并且对窄带滤镜代替单点波长计算的方法的合理性进行了证明.文中波长选择的方式方法适用于各个温度段在使用辐射测温时的波长选择.文章最后通过测温系统得到的实验数据证明了波长选择的正确性,基本做到消去一部分发射率的影响.     

甚长波红外光电探测材料和器件专题·编者按

任何处于非绝对零度的物体都会辐射电磁波,探测辐射电磁波就能实现对物体的探测.根据普朗克黑体辐射定律推算出黑体辐射能量密度随温度的4次方成正比.因此,低温目标的辐射能量密度很弱,对探测器灵敏度要求极高.另一方面,黑体辐射峰值波长随温度降低向长波方向红移, 5800 K时峰值波长位置在0.5μm左右, 100 K时在30μm附近. 30μm对应的半导体材料禁带宽度仅为40 me V,差不多等于一个光学声子的能量.这样窄的带隙,材料的电学性能几乎完全受控于本征热激发,使得根据传统带间跃迁原理制备的探测器无法工作.     

面源黑体辐射特性校准系统的校准方法

通过非接触测温接收目标物体发射、反射和传导能量可以测量其表面温度。根据黑体的辐射特性，在发射率设定的情况下，可实现利用标准点源黑体对中温面源黑体的校准。本文比较了中温面源黑体的校准方法，并重点分析了中温面源黑体辐射特性的辐射量值实时比对的测量方法。     

SO3光解反应的热力学机制

SO3光解反应的反应式为2SO3＋hν（λ1）2SO2＋O2＋hν（λ2）,因而SO3的转化率α与温度T,波长λ1和λ2有关.利用公式△rG0m＋RTInK0p=0.1196λ1-0.1196λ2计算了当T=318K,λ1=211nm,α=35%时,λ2=277.8nm,这一波长正好位于SO2的吸收峰,从而解释了为什么在318K时SO3的转化率为35%.     

光量子等效温度和黑体辐射光谱有效能

提出了表征光量子能量hv的品质的新参数——光谱等效温度T_λ,以及用T_λ表示的光谱量子有效能的新定义式,证明了T_λ与波长乘积等于常数的光谱等效温度方程的正确性,并得到此常数为5．33016×10~(-3)m·K,约为Wien位移定律常数的1．8394倍,在此基础上给出了黑体辐射光谱有效能函数．研究所得结果,可以说明光合作用产生熵减的结论错误的原因,并为建立辐射热力学体系奠定了理论基础．     

黑体辐射定律首次被打破

德国物理学家普朗克（Max Planck）于1900年提出的“黑体辐射定律”是公认的物体间热力传导基本法则。虽然有物理学家怀疑此定律在两个物体极度接近时不能成立，但是却始终无法证明和提出实证。普朗克的“黑体辐射定律”创定在不同温度下，此定律在绝大多数情况下都成立，但是如何在极微小的距离中稳定控制物体，达成能量传导的测试有极高的困难度。     

一种精准的红外测温系统的研究

对红外非接触测温问题作了系统地分析与研究,设计了一套简单精确的测试方案,即将光谱信号采集到单片机控制系统,重新分析物体的发射率,计算物体对应黑体的光谱分布,根据维恩位移定理计算物体的精确温度值．经测试该系统能够实现O～60℃的工作环境温度中的0～100℃测温范围,具有信噪比高、分辨率高、测量精度高、测试速度快以及显示界面友好等特点．     

AOD炉冶炼过程中的双比色红外测温法

依据AOD炉冶炼过程中几种常规的温度检测方法,研究了一种以普朗克黑体辐射原理等为理论依据的新型在线测温技术——双比色红外测温法,并进行了实验验证及误差分析,结果表明该方法是可行的。     

一种精准的红外测温系统的研究

对红外非接触测温问题作了系统地分析与研究，设计了一套简单精确的测试方案，即将光谱信号采集到单片机控制系统，重新分析物体的发射率，计算物体对应黑体的光谱分布，根据维恩位移定理计算物体的精确温度值．经测试该系统能够实现O～60℃的工作环境温度中的0～100℃测温范围，具有信噪比高、分辨率高、测量精度高、测试速度快以及显示界面友好等特点．     

论红外系统标定体系精度的走向

建立了被检辐射温度计和标准辐射温度计只因两者工作波长而产生的亮度温度差（精度）的理论公式。此公式内涵表明了由于黑体空腔总精度的不等温分量几乎与波长无关，所以大幅度地降低了上述亮度温度差的差值，即与标准接触式温度计相比大大提高了红外辐射温度计的标定精度，本文还列举了几种典型黑体空腔温度分布的例子，给出了标准与被检温度计因工作波长不同而产生的亮度温度差的志向。     

IRAS／Cirrus7中的尘埃辐射

根据IRAS四个波段的红外辐射流量,并认为尘埃粒子的红外吸收系数对波长的依赖关系为下列形式Q_(abs)∝λ~(-n),导出了IRAS/Cirrus 7中的观测尘埃温度T_d,辐射峰值波长λ_m及尘埃的远红外光学厚度τ_(60μ),τ_(100μ)。与由浸没在银河系总辐射场中的尘埃粒子模型所予言的平衡温度比较,讨论了IRAS/Cirrus 7中尘埃粒子的尺度,成分等性质以及对尘埃粒子加热的能量来源。     

显微测温技术的研究

本文叙述了红外显微镜的结构原理和温度灵敏度,并根据光学系统的参数和黑体辐射定律,推导出了NET计算公式,从而为显微测温仪器的研制和应用提供了重要的依据。     

长波红外探测器的辐射定标

辐射定标是实现红外测温技术的基础。针对复杂环境下,大范围高温区域的测量任务,建立辐射定标数学模型。首先,采用长波红外热像仪和高温黑体炉进行定标实验,分析探测器响应灰度值与黑体辐射的关系。然后,考虑到探测器在测温过程中有可能进入饱和状态,进一步分析探测器响应灰度值与积分时间的关系。提出综合考虑黑体辐射和积分时间的定标计算方法;并给出了热像仪的理论测温范围的推导过程。最后,通过辐射定标数据的温度反演验证该方法的准确性,获取可参考的理论测温范围。实验结果证明该方法满足应用需求,不仅能够快速、有效地得到定标数据,而且对实际的应用具有一定的指导作用。     

矿岩红外发射光谱的测定及其在石油测井中的可能应用

描述了物体红外辐射的基本原理、特性以及矿岩红外发射光谱的测定，并给出了在一定温度下，对不同矿岩样品发射光谱测定的结果；讨论了红外辐射测温以及热成像系统在石油勘探中的可能应用。     

统计性超导电子对密度与温度无关

给出了统计性超导电子对密度和局域性超导电子对密度的定义;初步讨论了它们的物理意义。通过对nS（T）=λL2（0）/λL 2（T）=H C1（T）/H C1（0）的分析、GL超导波函数的计算及稳恒电流载流子总动量守恒定律的讨论,证明了零场下统计性超导电子对密度与温度无关。并初步给出了超导抗磁性、伦敦穿透深度不是超导体内禀性质的结论。     

地表热红外辐射与钻孔应变的关系探索

热红外辐射与构造变形之间的关系属于热红外遥感在地震研究中深入应用的一个重要环节,目前研究还不够充分,针对这一问题,文中根据新疆10余年钻孔应变和热红外遥感资料,结合理论分析,对地表热红外辐射与钻孔应变之间的关系进行了初步探索,获得了3方面认识：（1）根据实测资料,从变化趋势看,应变变化时,热红外辐射也随之变化．应变变化幅度大,热红外辐射变化也强．（2）张量分解可作分析三维情况下应变与温度（热辐射）间变化关系的一条新思路．一般情况,应变分为体积变化和形状变化．两种情况下,热红外辐射与应变的关系各有不同．实测资料显示：以体积变形为主时,NS和EW两方向的应变与热辐射的变化趋势均呈现出明显的一致性;以形状改变为主时,应变与热红外辐射在一方向上的变化趋势一致,另一方向则相反．（3）找到了体应变与温度变化之间的理论关系．弹性变形情况下,体应变变化（△θ）与温度变化（△T）之间存在明确的线性关系：△T=αT△θ,其中口为常数,T为初始温度．换言之,热红外辐射的变化与体应变的变化成正比,这与实际结果相符．总之,分析表明热红外辐射与地应变间存在密切关系,结果可为利用卫星热红外遥感信息探测现今构造活动提供一定的理论及野外基础。     

中国计量科学研究院研制抗非典新产品

首科园地在全国上下,万众一心共抗“非典”的战役中，国家质检总局、中国计量科学研究院积极组织科技人员紧急攻关，在短时间内研制成功红外测温仪校准装置——黑体辐射源标准装置，并于2003年5月15日通过了专家鉴定。为防止“非典”传播，我国各机场、口岸、车站、公共场所、机关、企业、学校等纷纷配备红外辐射温度计或红外辐射耳温计来测量人体温度，目前已有数十万台人体测温仪投入了使用，黑体辐射源标准装置就是用来校准这些测温仪器、仪表的装置，确保它们的测量准确性。黑体辐射源标准装置具有性能稳定、精度高、准确可靠、体积小便…