紅外線測溫儀
紅外測溫技術(shù)在生產(chǎn)過程中，在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測，設(shè)備在線故障診斷和安全保護以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了著重要作用。近20年來，非接觸紅外人體測溫儀在技術(shù)上得到迅速發(fā)展，性能不斷完善，功能不斷增強，品種不斷增多，適用范圍也不斷擴大。比起接觸式測溫方法，紅外測溫有著響應(yīng)時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優(yōu)點。非接觸紅外測溫儀包括便攜式、在線式和掃描式三大系列，并備有各種選件和計算機軟件，每一系列中又有各種型號及規(guī)格。在不同規(guī)格的各種型號測溫儀中，正確選擇紅外測溫儀型號對使用者來說是十分重要的。紅外熱像儀是利用紅外探測器、光學成像物鏡和光機掃描系統(tǒng)（先進的焦平面技術(shù)則省去了光機掃描系統(tǒng)）接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元上，在光學系統(tǒng)和紅外探測器之間，有一個光機掃描機構(gòu)（焦平面熱像儀無此機構(gòu)）對被測物體的紅外熱像進行掃描，并聚焦在單元或分光探測器上，由探測器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大處理、轉(zhuǎn)換或標準視頻信號電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱像圖。這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)；實質(zhì)上是被測目標物體各部分紅外輻射的熱像分布圖由于信號非常弱，與可見光圖像相比，缺少層次和立體感，因此，在實際動作過程中判斷被測目標的紅外熱分布場，常采用一些輔助措施來增加儀器的實用功能，如圖像亮度、對比度的控制，實標校正，偽色彩描繪等技術(shù)。
紅外線測溫儀工廠應(yīng)用
溫度、壓力、電流、電壓等都是人們所熟悉的基本物理量。在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)對產(chǎn)品的質(zhì)量、全工藝流程控制等影響很大，這些基本物理量中，對溫度的測量和標定相比之下難度要大的多。這是因為溫度系統(tǒng)本身的“絕熱” 和“熱量傳輸”的影響是十分復雜的，這就造成了溫度測量標定統(tǒng)體積大，所需要的穩(wěn)定時間長，精度很難提高等。并非象壓力系統(tǒng)那樣只要提高/增加壓力傳輸管路泄漏就可以提高/增加內(nèi)外壓力互不影響，這樣就很容易實現(xiàn)壓力的快速傳輸，穩(wěn)定時間只需幾毫秒而測量精度很容易達到萬分之幾以上。
再來看看一個高精度和高穩(wěn)定度的溫度測量系統(tǒng)，提高/增加其“絕熱”也就是說完全阻止熱傳輸是不可能的。人們通常使一個足夠大的體積在其達到熱平衡的條件下，認為其內(nèi)部質(zhì)量中心處某一小體積的溫場梯度足夠均衡，這就是為什么溫度校準源體積龐大的重要原因之一。另外，一個溫度系統(tǒng)的熱傳輸也是十分復雜的，常常熱的傳導、對流和輻射來完成，可以想象，一下子使其溫度突變并達到熱平衡幾乎是不可能的，這就是常規(guī)溫度標定源為了提高/增加一定的溫場均勻性，器體積大，升、降溫時間長，造成工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)溫度測量系統(tǒng)的檢查、維修和標定，費時費力費錢和由于多次拆裝溫度探頭而影響系統(tǒng)的可靠性。
工業(yè)領(lǐng)域希望能有一種小型輕巧象壓力校驗儀一樣的便攜式溫度校正源（恒溫槽），然而這種小型便攜的溫度校驗儀，必須克服由于體積減小而造成的溫場均勻性不良和穩(wěn)定性差的弊端，要使溫度升降在較短的時間內(nèi)達到穩(wěn)定，必然要有加溫和冷卻的密切配合，都能使升溫降溫時間減少，在小型化恒溫槽內(nèi)冷卻和加溫又影響到溫場均勻性，所以綜合各方面的因素，達到超小體積而具有一定準確度，快速升降溫的便攜式溫度校正儀，是溫度測量技術(shù)領(lǐng)域中多年探索研制渴望得到的現(xiàn)場應(yīng)用儀器。
紅外檢測技術(shù)是“九五”科技成果重點推廣項目，紅外檢測是一種在線監(jiān)測(不停電)式高科技檢測技術(shù)，它集光電成像技術(shù)、計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)于一身，接收物體發(fā)出的紅外線(紅外輻射)，將其熱像顯示在熒光屏上，從而準確判斷物體表面的溫度分布情況，具有準確、實時、快速等優(yōu)點。任何物體由于其自身分子的運動，不停地向外輻射紅外熱能，從而在物體表面形成一定的溫度場，俗稱“熱像”。紅外診斷技術(shù)正是吸收這種紅外輻射能量，測出設(shè)備表面的溫度及溫度場的分布，從而判斷設(shè)備發(fā)熱情況。應(yīng)用紅外診技術(shù)的測試設(shè)備比較多，如紅外測溫儀、紅外熱電視、紅外熱像儀等等。像紅外熱電視、紅外熱像儀等設(shè)備利用熱成像技術(shù)將這種看不見的“熱像”轉(zhuǎn)變成可見光圖像，使測試效果直觀，靈敏度高，能檢測出設(shè)備細微的熱狀態(tài)變化，準確反映設(shè)備內(nèi)部、外部的發(fā)熱情況，可靠性高。
紅外診斷技術(shù)對電氣設(shè)備的早期故障缺陷及絕緣性能做出可靠的預測，使傳統(tǒng)電氣設(shè)備的防范性試驗維修(防范試驗是50年代引進前蘇聯(lián)的標準)提高到預知狀態(tài)檢修，這也是現(xiàn)代電力企業(yè)發(fā)展的方向。特別是大機組、超高電壓的發(fā)展，對電力系統(tǒng)的可靠運行，關(guān)系到電網(wǎng)的穩(wěn)定，提出了越來越高的要求。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)不斷發(fā)展成熟與日益完善，利用紅外狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)具有遠距離、不接觸、不取樣、不解體，又具有準確、快速、直觀等特點，實時地在線監(jiān)測和診斷電氣設(shè)備大多數(shù)故障(幾乎可以覆蓋所有電氣設(shè)備各種故障的檢測)。它備受國內(nèi)外電力行業(yè)的重視(國外70年代后期普遍應(yīng)用的一種先進狀態(tài)檢修體制)，并得到快速發(fā)展。紅外檢測技術(shù)的應(yīng)用，對提高電氣設(shè)備的可靠性，提高運行經(jīng)濟效益，降低維修成本都有很重要的意義。是在預知檢修領(lǐng)域中普遍推廣的一種很好手段，又能使維修水平和設(shè)備的健康水平上一個臺階。
紅外線測溫儀使用方法
1）到被測地點，從箱中取出紅外測溫儀；
2）右手握住測溫儀手柄，食指扣動一下開關(guān)，將聽到 “BI-BI”的聲音，電源接通，屏幕將顯示你正對物體的溫度，測量時要注意距離系數(shù)K，本機K=D:S=12:1，通俗理解為測量范圍為12m遠時，被測物體面積為直徑1米的圓，如果大于12m處存在一個1m直徑的物體，測量的物體溫度將不準確。
3）要測量物體，將鏡頭正對被測物體，按住開關(guān)將進行測 量，這時屏幕左上側(cè)將出現(xiàn)掃描（SCAN）符號，表示正在測量，松開開關(guān)，屏幕左上側(cè)將出現(xiàn)保持（HOLD）符號，這是屏幕上顯示的即是被測物體溫度。
4）在視線不清或者黑暗的環(huán)境中使用該儀器，先松開電源 開關(guān)按鈕，然后按一下鐳射/背光燈（LASER/BACKLIT）按鍵，這是屏幕上將顯示鐳射/背光燈符號，這是按下開關(guān)測量，將會看到被測物體上出現(xiàn)紅色小點，表明正在對該區(qū)域進行測溫。不用時，松開電源開關(guān)鍵，再按鐳射/背光燈按鈕，按一下無鐳射，按兩下無背光燈，按三下沒有背光燈和鐳射。
5）在檢測一個面（如密閉）時，可用定點法，每次測定時 必須及時記錄。測量數(shù)據(jù)自動保持7秒，沒有操作，30秒自動關(guān)機。背光燈延遲十秒后自動關(guān)閉。
紅外線測溫儀原理
由于醫(yī)學發(fā)展的需要，在很多情況下，一般的溫度計已經(jīng)滿足不了快速而又準確的測溫要求，例如車站和機場等的人口密度較大的地方進行人體溫度測量。雖然現(xiàn)在國外這種測溫的技術(shù)都比較成熟，但是國內(nèi)這方面的技術(shù)還處于發(fā)展階段。因此，為了適應(yīng)醫(yī)學發(fā)展的需要，進行特殊環(huán)境下的溫度測量，從而有力地控制和防范諸如非典之類的特殊身體有恙的傳播，急需設(shè)計一種測溫速度快，準確率高的測溫儀。針對一般的工業(yè)用的紅外測溫儀的準確度不夠高，我們根據(jù)這種紅外線測溫的原理，關(guān)鍵器件的選擇、瞄準系統(tǒng)的設(shè)計以及溫度補償?shù)淖詣诱{(diào)節(jié)來提高紅外線測溫儀的準確度，設(shè)計了一種用紅外線測溫電路，用于人員密集且流量大的場合進行快速的人體溫度測量。
1 紅外線測溫的原理 自然界一切溫度高于零度(-273.15℃)的物體，由于分子的熱運動，都在不停地向周圍空間輻射包括紅外波段在內(nèi)的電磁波，其輻射能量密度與物體本身的溫度關(guān)系符合輻射定律。 組外輻射原理——輻射定律： 式中：E為輻射出射度，W／m3；σ為斯蒂芬—波爾茲曼常數(shù)，5.67×10-8W／(m2·K4)；ε為物體的輻射率；T為物體的溫度，單位K；T0為物 體周圍的環(huán)境溫度，單位K。 測量出所發(fā)射的E，就可得出溫度。 利用這個原理制成的溫度測量儀表叫紅外溫度儀表。這種測量不需要與被測對象接觸，因此屬于非接觸式測量。紅外溫度儀表測溫范圍很寬，從-50℃直至高于3 000℃。在不同的溫度范圍，對象發(fā)出的電磁波能量的波長分布不同，在常溫(0～100℃)范圍，能量主要集中在中紅外和遠紅外波長。用于不同溫度范圍和用于不同測量對象的儀表，其具體的設(shè)計也不同。 根據(jù)式(1)的原理，儀表所測得的紅外輻射為：
式中：A為光學常數(shù)，與儀表的具體設(shè)計結(jié)構(gòu)有關(guān)；ε1為被測對象的輻射率；ε2為紅外溫度計的輻射率；T1為被測對象的溫度(K)；T2為紅外溫度計的溫度(K)；他由一個內(nèi)置的溫度檢測元件測出。
輻射率ε是一個用以表達物體發(fā)射電磁波能力的系數(shù)，數(shù)值由0至1.0。奡理想的輻射物體是輻射率1.0的物體，物理上叫做黑體。這是一個理論上的概念，實際上并沒有一種物體的輻射率能達到1.0。但可以制造出極為接近于ε=1.0的實際黑體，用于溫度計的校準。所有真實的物體，包括人體各部位的表面，其ε值都是某個低于1.0的數(shù)值。由于ε值極難測量而又不確定，所以在儀表測出E后，按式(2)計算出的T1就會有誤差。在實際工作中，儀表是在ε=1.0的黑體上校準好出廠的，只有測量ε=1的對象，其示值才代表對象的實際溫度，如果對象ε不等于1，則儀表讀數(shù)不代表對象的實際溫度，要進行修正。
人體主要輻射波長在9～10μm的紅外線，對人體自身輻射紅外能量的測量，便能準確地測定人體表面溫度。由于該波長范圍內(nèi)的光線不被空氣所吸收，因而可利用人體輻射的紅外能量準確地測量人體表面溫度。
人體的紅外輻射特性與他的表面溫度有著十分密切的關(guān)系，因此，對人體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定人體表面溫度。紅外溫度測量技術(shù)的較大優(yōu)點是測試速度快，1 s以內(nèi)可測試完畢。由于他只接收人體對外發(fā)射的紅外輻射，沒有任何其他物理和化學因素作用于人體，所以對人體無任何害處。
