熱輻射在熱像儀中的作用呢?
熱輻射:高溫?zé)嵩赐ㄟ^(guò)空間射向低溫物體,使低溫物體受熱升溫,這種熱量的傳遞方式叫做熱輻射。
熱輻射雖然也是熱傳遞的一種方式,但它和熱傳導(dǎo)、對(duì)流不同。它無(wú)需依靠傳輸媒介就可以進(jìn)行熱交換,所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。
如太陽(yáng)輻射到地球上的熱能就是典型的熱輻射案例。
史提芬-波茲曼定律可以幫助我們進(jìn)行熱輻射分析:
Q = s ? T4
根據(jù)史提芬-波茲曼定律可以確定,一個(gè)表面的輻射熱能取決于:
s = 史提芬-波茲曼常數(shù)
發(fā)射率
溫度(T)
溫度越高,熱輻射越強(qiáng)。
所謂黑體是指將入射的電磁波全部吸收,并全部轉(zhuǎn)化為自身能量向外輻射的物體,在此過(guò)程中即沒有發(fā)生反射,也無(wú)透射。黑體輻射物的發(fā)射率ε= 1,在現(xiàn)實(shí)自然界中不存在這種絕對(duì)的黑體,黑體輻射物被認(rèn)為是一種理想物體,通常用作校準(zhǔn)熱像儀溫度的標(biāo)準(zhǔn)物體。如黑體爐。
所有溫度高于絕對(duì)零度(-273.15℃)的物體都能產(chǎn)生熱輻射,即紅外輻射。
因此熱輻射是我們使用紅外技術(shù)探測(cè)溫度的基礎(chǔ)。
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電磁波譜
自然界中有各種各樣的電磁輻射,每種電磁輻射都擁有不同的波長(zhǎng)和振動(dòng)頻率,它們一起組成了電磁光譜。人眼所能感覺到的可見光只是波譜中的一部分。除此之外,還有我們現(xiàn)在比較熟悉的紅外線,紫外線等。
電磁波譜可任意劃分成許多波長(zhǎng)范圍,這些波長(zhǎng)范圍我們稱為“波段”。從電磁波譜上可以看到人眼所能感知的可將光的波段為380nm到780nm,而紅外光的波段從780nm到1mm。
紅外線
紅外線是由超過(guò)絕對(duì)零度的物體自身散發(fā)的,所以它是安全的。
紅外線根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域可劃分為四個(gè)更小的波段:
近紅外線波段: 0.75μm—3μm
中紅外線波段: 3μm—6μm
遠(yuǎn)紅外線波段: 6μm—15μm
極遠(yuǎn)紅外線波段: 15μm—1000μm
因此,針對(duì)不同波段的紅外進(jìn)行測(cè)試也要選擇不同波長(zhǎng)的熱像儀。
目前商業(yè)領(lǐng)域中常用的熱成像儀有8μm—14μm的長(zhǎng)波熱像儀和3μm—5μ的短波熱像儀以及一些針對(duì)特殊應(yīng)用的熱像儀。
為什么熱像儀要做這樣的紅外波段劃分呢?
大家都知道太陽(yáng)輻射之所以能傳輸?shù)降厍蛏希且驗(yàn)橛写髿獯翱?,有了這些大氣窗口,部分太陽(yáng)輻射才能照射到地球上,地球上的生命才會(huì)存在。
所謂的大氣窗口是指太陽(yáng)輻射在通過(guò)大氣層時(shí),未被反射、吸收和散射的那些透射率高的電磁輻射的波段范圍。
同樣,紅外波段也存在的大氣窗口,在1μm—3μm、3μm—5μm以及8μm—14μm范圍的紅外波段有穩(wěn)定的大氣透射率,因此在這些波段使用紅外技術(shù)測(cè)量的效果也尤為明顯。
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