热辐射测量系统
热辐射原理和计算
公式
韦恩位移定律可以用数学公式表示为:λ_max = b / T，其中λ_max是辐射波长峰值，b是韦恩位移常数，T是绝对温度。
应用
韦恩位移定律广泛应用于天文学、气象学和工业热工技术中,可以帮助预测和分析不同温度下的辐射特性。
热辐射的计算方法
公式计算
利用热辐射定律,如斯蒂芬-玻尔兹曼定律、普朗克定律等,可以通过计算得出物体的辐射热量。
热辐射的热量计算
辐射热量公式
热辐射的热量可通过斯蒂芬-玻尔兹曼定律计算：Q = ε × σ × A × (T₁⁴ - T₂⁴)，其中Q为热量,ε为发射率,σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数,A为表面面积,T₁和T₂分别为两物体的绝对温度。
物体属性影响
物体的发射率和吸收率是影响热辐射量的重要因素。光滑表面和黑色物体通常具有较高的吸收率和发射率,而镜面和白色物体则相反。这些属性需要在计算中考虑进去。
光污染
城市照明设备和工业发出的热辐射可能会对动物和植物的生理节奏产生干扰,导致环境生态失衡。
温室效应
温室气体
温室效应是由人类活动排放的二氧化碳、甲烷等温室气体造成的现象。这些气体吸收和散射地表辐射,导致地球气温上升。
气温升高
温室效应导致全球平均气温持续上升,冰川融化,海平面上升,极端天气事件频发,对生态环境和人类社会造成严重影响。
灰体辐射
灰体辐射是一种非理想的热辐射,其辐射特性与黑体不同。灰体的辐射特性由辐射率(发射率)来描述,辐射率小于1。不同的材料和表面状态会有不同的辐射率,这是影响热交换的重要因素。
灰体的辐射功率可以通过斯蒂芬-玻尔兹曼定律和灰体的辐射率计算得到。相比理想的黑体辐射,灰体辐射功率会更小。
选择性辐射
选择性辐射是指物体只能对特定波长的光辐射吸收或发射,而不能对其他波长的光辐射产生反应的现象。这种现象与物体的物理化学性质密切相关,是热辐射行为中一个重要的特点。选择性辐射使得不同材料和表面能够有不同的辐射特性,从而在工程应用中可以得到广泛利用。
热辐射探测器件资料
ΔT的考虑
在相同的入射辐射下，对于热电探测器总是希望 ΔT尽可能地大。 Φ0 T Φ0
T C 1 2 T
1 2 2
G
2
2C
1 2 2
ΔT随G和Cθ的减小而增大。 要减小Cθ,必须减小探测器热敏元件的体积和重量； 要减小G，必须减小热敏元件与周围环境的热交换。 由热时间常量τT的定义可知，减小G又会使τT增大 （牺牲探测响应时间）。所以在设计和选用热电探 测器时须采取折衷方案。另外G对探测极限也有影响。
热辐射定义：物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。
热辐射是连续谱，波长从0直至∞，一般热辐射主要以波长较长 的可见光和红外线为主。热辐射是在真空中唯一的传热方式。
温度较低时,主要以不可见的红外光进行辐 射,当温度为300摄氏度时热辐射中最强的波长 在红外区。500度以上至800度时,热辐射中最强 的波长成分在可见光区。 热辐射探测器件：
（2）负特性热敏电阻NTC ——随着温度的上升而电阻值减少
该材料是以BaTiO3(钛酸钡)或SrTiO3(钛酸锶)或 PbTiO3 (钛酸铅)为主要成分的烧结体，其中掺入微 量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价 控制而使之半导体化，常将这种半导体化的BaTiO3 等材料简称为半导（体）瓷。
若在热敏电阻上加上偏压ubb之后由于辐射的照射使热敏电阻值改变若taurruutbbttbbl?????44tlrr?11lttrrr????又又221121lllllririuuu????1211212bblbblbbttllltltltlturururrrurrrrrrrr????????ttrr?精品资料tra????52344冷阻与热阻热敏电阻在某个温度下的电阻值物体吸收单位辐射功率所引起的温升44bbbblttuuuataar??????则对电桥电路若入射辐射为交流正弦信号则0jwte???bb22441tlaaruu????????rc?????其中1rg??定义式热阻与热传导系数的关系a是吸收系数t冷阻r?热阻r精品资料随辐照频率的增加热敏电阻传递给负载的电压变化率减少
红外成像系统简介
THANKS FOR WATCH时监测
实时红外成像技术能够实现快速的目标物监测，及时发现异常情 况，提高预警和响应速度。
动态跟踪
实时红外成像技术能够实现动态跟踪，对移动目标进行连续监测， 提高跟踪精度和实时性。
促进智能化应用
实时红外成像技术能够与人工智能等技术相结合，实现智能化应 用，提高红外成像系统的应用价值。
性能指标
电源效率、稳定性、可靠性等。
03 红外成像系统的特点
穿透烟雾和灰尘的能力
01
由于红外线波长较长，能够较好 地穿透烟雾和灰尘，因此在火灾 、烟雾等场景中，红外成像系统 能够清晰地观测到目标。
02
在工业领域，红外成像系统也常 用于检测设备运行时的温度异常 ，穿透工厂内的烟尘和气体。
夜间或低光环境下的观测能力
红外成像系统简介
目 录
• 红外成像系统概述 • 红外成像系统的组成 • 红外成像系统的特点 • 红外成像系统的优势与限制 • 红外成像系统的未来发展
01 红外成像系统概述
红外成像系统的定义
红外成像系统是一种能够接收并处理 红外辐射的设备，通过将红外辐射转 换为可见光图像，实现对目标物体的 非接触式检测和识别。
红外成像系统不受光照条件限制，能够在夜间或低光环境下 正常工作，观测目标。
在军事侦察、野生动物研究等领域，红外成像系统是不可或 缺的工具，能够在黑暗中捕捉到目标的热辐射。
对温度变化的敏感性
红外成像系统通过测量目标发射的红外辐射来感知温度变化，因此对温度变化非常 敏感。
在医疗领域，红外成像系统可用于检测人体病变部位的温度异常，如乳腺肿瘤等。
工作原理
基于热电效应或光电效应， 将红外辐射转换为电信号。
性能指标
红外测距系统设计(光电系统设计)
word本科生课程论文论文题目红外光电测距系统设计课程名称光电系统设计学生某某谷幸东、郭晓龙、何志毅、胡健辉学号201211911309、10、11、12所在学院理学院所在班级电科1123班指导教师汤照目录第一章绪论11.1 红外线概述11.2 红外传感器的分类11.3 红外传感器的应用21.4 AT89C52单片机概述31.5 MCP3001简介6第二章红外测距的工作原理与基本结构82.1 红外测距传感器简介82.2 红外线测距的工作原理82.4红外测距传感器接线102.5 红外测距系统的基本结构10第三章红外测距的硬件设计113.1 红外测距的实现构想113.2 系统硬件结构电路图123.3 各硬件电路设计123.3.1 复位电路123.3.2 时钟电路133.3.3 A/D转换电路143.3.4 LCD显示电路14第四章红外测距的软件设计154.1 系统软件结构框图154.2 软件程序设计164.3 源代码16第五章仿真测试215.1系统的软件的调试仿真21第六章 PCB图及元器件清单226.1 PCB图236.2 元器件清单23第七章课程设计任务分工及个人心得体会247.1任务分工247.2 设计心得体会24第一章绪论1.1 红外线概述红外辐射俗称红外线，又称红外光，它是一种人眼看不见的光线。
但实际上它和其他任何光线一样，也是一种客观存在的物质。
任何物体，只要它的湿度高于绝对零度，就有红外线向周围空间辐射。
它的波长介于可见光和微波之间。
红外辐射的物理本质是热辐射。
物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。
研究发现，太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率X围内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。
目前红外发射器件（红外发光二极管）发出的是峰值波长0.88uM~0.94uM之间的近红外光，红外接收器件（光敏二极管、光敏三极管）的受光峰值波长为0.88uM~0.94uM之间，恰好与红外发光二极管的光峰值波长相匹配。
火焰检测探头原理
火焰检测探头原理
火焰检测探头采用的原理是红外线热辐射识别技术。
该技术是基于火焰产生的热辐射的特殊性质，通过测量火焰的辐射能量来判断是否存在火焰。
首先，火焰是由高温下的燃烧所产生的。
燃烧过程中，火焰会散发出可见光和热辐射。
其中，热辐射主要是指在红外光谱范围内的辐射。
火焰检测探头内部配备有红外线传感器，该传感器可以感知到红外线辐射的能量。
当火焰存在时，火焰会发出一定强度的红外辐射能量。
火焰检测探头通过测量接收到的红外辐射能量的变化来判断是否存在火焰。
当没有火焰存在时，探头接收到的红外辐射能量非常微弱。
而当有火焰存在时，火焰产生的红外辐射能量会大幅增强。
探头会将接收到的红外辐射能量与预设的阈值进行比较。
当接收到的红外辐射能量超过阈值时，探头会发送信号给控制系统，以触发相应的火警报警。
通过红外线热辐射识别技术，火焰检测探头可以实现对火灾的快速检测和报警。
该技术灵敏度高，能够及时准确地发现火焰，提高了火灾安全性能。
超高温FTIR光谱发射率测量系统的线性度分析
超高温FTIR光谱发射率测量系统的线性度分析王宗伟;戴景民;何小瓦;杨春玲【摘要】为研究航天领域特种材料高温区域的光谱辐射特性,建立了基于傅里叶光谱仪的超高温光谱发射率测量系统.系统线性度是发射率测量精度的保证,通过测量多温度点黑体辐射的光谱信号,采用多温度点线性拟合方法求得每个光谱点的光谱信号值与黑体光谱辐射亮度的函数关系式,并结合仪器线性度测量理论,建立了光谱发射率测量系统的线性度测量方法.实验测量了黑体温度范围1 000～2 000℃和光谱范围3～20 μm的光谱辐射信号,求得波长λ=4 μm的理论直线与测量光谱值的线性关系.实验表明,仪器在4～18μm光谱范围响应较好,除CO2强吸收光谱区域,仪器的光谱线性度均优于1％.当测量系统线性度一定时,温度越高,光谱误差对发射率的影响越小.评定光谱发射率测量系统的线性度有利于剔除个别温度点光谱扰动带来的误差.%To study thermal radiation properties of special materials at high temperature in aerospace fields, the ultrahigh temperature spectral emissivity measurement system with Fourier spectrometer has been established. The linearity of system is the guarantee of emissivity measurement precision. Through measuring spectral radiation signals of a blackbody source at different temperatures, the function relations between spectral signal values and blackbody spectral radiation luminance of every spectrum points were calculated with the method of multi-temperature and multi-spectrum linear fitting. The spectral radiation signals ofblac kbody were measured between 1 000℃ and 2 000℃ in the spectral region from 3 to 20μm. The linear relations between spectral signal and theory line at wavelength of 4μm were calculated and introduced. Thespectral response is well good between 4 and 18 μm, t he spectral linearity are less than 1% except CO2 strong absorption spectrum regions. The results show that when the errors of measured spectrum radiation and linear fitting theory lines are certain, the higher the temperature, the smaller the spectral errors on emissivity. The linearity analysis of spectrum response is good at eliminating errors caused by individual temperature' disturbance to the spectra.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2012(032)002【总页数】4页(P313-316)【关键词】热辐射特性;光谱发射率;线性度;超高温;傅里叶光谱仪【作者】王宗伟;戴景民;何小瓦;杨春玲【作者单位】哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;航天材料及工艺研究所,北京100076;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TK39材料的光谱发射率是表征材料表面光谱辐射特性的重要热物性参数。
热探测器工作原理
热探测器工作原理热探测器是一种能够响应热辐射的传感器，广泛应用于各种温度测量和监控场合。
以下是热探测器的工作原理及其涉及的主要技术：1. 热敏电阻：热敏电阻是一种利用金属氧化物制成的温度传感器。
当温度变化时，其电阻值会发生变化。
通过测量电阻值，可以推算出温度。
2. 红外辐射：热探测器通常设计为对红外辐射敏感。
红外辐射是热物体发出的电磁波，其波长与物体温度有关。
热探测器通过吸收红外辐射并转换为可测量的电信号来工作。
3. 温差电效应：某些材料在温度差下会产生电压。
温差电效应就是利用这个原理，将热电偶（由两种不同的导体构成）一端置于高温环境中，另一端置于低温环境中。
由于高温和低温之间的温度差，热电偶会产生电压，这个电压与温度差成正比。
4. 热释电效应：某些材料在温度变化时会产生电荷。
当这些材料受到红外辐射加热时，它们会产生电荷，这些电荷可以被收集并转换为电信号。
这就是热释电效应。
5. 热电偶效应：当两种不同的导体接触并存在温度差时，会产生电动势。
这就是热电偶效应。
热电偶是热探测器中常用的元件，用于测量温度差。
6. 光电转换器：某些热探测器使用光电转换器来检测红外辐射。
光电转换器将红外光转换为电信号，然后对这些信号进行处理以确定温度。
7. 信号处理电路：热探测器的输出通常需要经过信号处理电路的处理，以便提取有用的温度信息。
信号处理电路可以包括放大器、滤波器、模数转换器等组件，用于改善信号质量并转换为计算机或其他设备可以理解的格式。
通过以上技术，热探测器能够实现高灵敏度、高分辨率的温度测量，并且能够在各种恶劣环境下稳定工作。
这些技术广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域。
BR热释光剂量测量系统
第 ２ 第 ４期 （ ７卷 总第 １０期 ） ６
・
辐 射 防护通 讯
２０ ０７年 ８月
新产品・ 新技 术 ・
Ｂ Ｒ热释光剂量测量系统
张 建 宁 静 张 家志 牟 小刚 （ 京博创 特科技 发 展 有 限公 司 ， 京 ，００２ 北 北 １０８ ） 标准 《 人和 环境监 测用 热 释光 剂量 测量 系统 》 个 的 规定研 制 ， 通过 了国家计 量 科学 院定 型鉴 定试 验 ， 获得 了 国家 制造 计 量 器 具 许 可 证 （ 制 ０００ 京 １２ １５ １
小 型化 ， 用于便 携 式 。 可
Ｂ ５０ Ｒ ００型指 环剂 量计 为 国 内首 创 ， 善 了热 完
释光 剂 量 测 量 系统 。Ｂ ５ ０ Ｒ ００型用 于 手 部 』 ７剂 ３ 、 量测 量 ， 量计 配置 两个 上 盖 ， 别 用 于测 量 』 ７ 剂 分 ３０型反 照 中子热 释光 个人 剂量 计
２ ２Ｂ ４０ ． Ｒ ０ ０型躯 干 热释 光个 人剂量 计
读出器为间接 电加热 ， 可直接用于粉末热 释光探
测 器 的测量 ， 具有 操作 简 便 的特点 。
以上各 种 型 号 的 读 出 器 均 可 配 置 台式 ／ 携 便
多功 能徽 章 式个 人 剂 量 计 ， 有 能 量 鉴 别 的 具
等 多种 射 线 ， 有 能量 响应 好 、 敏 度 高 、 环境 具 灵 受 影 响小 、 使用 方便 、 品种齐 全 、 剂量特 性好 等特 点 。 表 １ 出了 Ｂ 列 Ｒ系列 热 释光 探 测器 的性 能指 标 ， ２列 出 了探 测器 的规 格 。 表
却炉 、 照射装置等 ） 等部分组成。
号．１ 。 ０ ）
高性能测温仪工作原理
高性能测温仪工作原理
高性能测温仪通常基于光学原理进行温度测量。
其工作原理如下：
1. 辐射热量：所有物体都以电磁波的形式辐射热量。
热量的强度和波长取决于物体的温度。
温度越高，热量辐射就越强且波长越短。
这种辐射被称为黑体辐射。
2. 热辐射检测：高性能测温仪使用一个探测器来检测物体发出的热辐射。
常见的探测器包括热电偶、半导体传感器和红外线探测器。
3. 红外测量：高性能测温仪通常使用红外线来测量物体的温度。
红外线是一种电磁波，具有较长的波长。
红外线能够通过透明的介质，如大气气体和玻璃。
4. 探测信号处理：当物体发出热辐射时，高性能测温仪的探测器将其转换成电信号。
然后，通过对信号进行处理和分析，仪器可以确定物体的温度。
5. 红外成像：一些高性能测温仪还具有红外成像功能，可以实时显示温度分布图像。
这些测温仪使用红外相机来采集物体的热辐射，并将其转换成可视化的热像。
总结起来，高性能测温仪利用物体的热辐射特性进行温度测量。
通过探测器将热辐射转换成电信号，并经过信号处理和分析，可以准确测量物体的温度。
红外辐射测量系统外场标定方法及飞行目标亮度反演方法
红外辐射测量系统外场标定方法及飞行目标亮度反演方法禄晓飞;盛捷;赵慧【摘要】对于外场红外辐射特性测量设备，标定建立了输出灰度和输入能量之间的对应关系。
通过构建中心红外系统外场标定体系，分析了直接扩展源标定、间接扩展源标定、小面元黑体近距离成像标定的能量传递过程、标定试验过程以及3种标定方法得到的系统响应度和系统底灰度的物理含义，指出了它们的相同和不同之处，进行了一致性分析。
给出了采用标定数据计算飞行目标亮度的方法并提出了中距离外场红外辐射测量实验方法，对大气透过率软件和标定方法进行验证。
%For outdoor infrared device, the calibration process establishes the relationship between input energy and output gray. This paper constructs the outdoor calibration system of infrared device, analyzes the energy transporting process of calibration by collimator, calibration by near blackbody, calibration by overlap blackbody, and demonstrates the process of calibration. By analyzing the physical meaning of calibration parameters, this paper points out the same aspects and different aspects of system response,based on which the method of computing luminance of aircraft is proposed. Also this paper proposes the method of measuring blackbody with middle range, which can be applied to validate the atmospheric transmittance and method of calibration.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】7页(P154-160)【关键词】外场标定;平行光管;小面源黑体;幅亮度;大气透过率【作者】禄晓飞;盛捷;赵慧【作者单位】酒泉卫星发射中心，甘肃酒泉 732750;酒泉卫星发射中心，甘肃酒泉 732750;酒泉卫星发射中心，甘肃酒泉 732750【正文语种】中文【中图分类】TN216随着反导武器技术的快速发展，飞行器突防性能越来越受到重视，对飞行器突防性能综合评估的要求也越来越高[1]。
热释电探测器原理
热释电探测器原理热释电探测器是一种利用物体释放的红外辐射来检测其存在的传感器。
它利用了物体对热辐射的特定响应，可以在没有可见光的情况下检测到物体的存在。
热释电探测器的原理基于材料的热释电效应和光电探测技术。
热释电效应是指当材料受到红外辐射时，其内部温度会发生变化，从而导致热释电效应。
这是由于吸收红外辐射的能量会使材料的内部结构发生变化，从而引起材料的温度变化。
热释电效应是许多晶体和陶瓷材料特有的性质，利用这种效应可以制造出热释电材料。
一般来说，热释电材料是由铁电陶瓷材料制成的，例如锂钽酸铽等。
热释电材料具有极性晶格结构，当受到红外辐射时，其内部电荷分布会发生变化，从而改变了材料的极化程度。
这种极化程度的变化会产生极化电荷，导致材料表面产生电势差。
这种电势差可以通过金属电极的连接来测量，并将其转化为电信号。
在热释电探测器中，热释电材料通常制成薄膜状，并固定在传感器的表面。
当物体发出红外辐射时，热释电材料会吸收这些辐射并产生温度变化。
这个温度变化会导致材料表面产生电势差，进而形成电流信号。
通过测量这个电流信号的强度和变化，可以确定物体的存在和移动。
为了提高热释电探测器的性能，通常会将其与其他元件结合在一起。
例如，一个常见的热释电探测器系统包括透镜和滤光片。
透镜可以集中并聚焦红外辐射到热释电材料上，从而增强探测器对红外辐射的灵敏度。
滤光片则可以滤除掉除了感兴趣的特定波长之外的其他光线，从而减少背景噪声的干扰。
除了这些基本元件外，热释电探测器还可以结合其他技术来提高其性能。
例如，一些热释电探测器使用微机电系统（MEMS）技术制造，可以实现小型化和集成化的设计。
此外，一些高级探测器还可以采用多个热释电材料和电路来提高灵敏度和分辨率。
总的来说，热释电探测器利用物体对红外辐射的特定响应来检测其存在。
通过利用热释电效应，热释电材料可以转化红外辐射的能量为电信号。
通过测量这个电信号的强度和变化，可以确定物体的存在和移动。
散热膜热辐射系数和导热系数的测定
散热膜热辐射系数和导热系数的测定引言：散热膜的热辐射系数和导热系数是表征材料热传导和热辐射性能的重要参数。
准确测定散热膜的热辐射系数和导热系数对于热管理、散热设计以及材料开发具有重要意义。
本文将介绍散热膜热辐射系数和导热系数的测定方法和相关实验技术。
一、热辐射系数的测定热辐射系数是材料通过热辐射传导热量的能力的物理量。
常见的测定方法有反射法和辐射法。
1. 反射法反射法是通过测量材料对外界热辐射的反射能力来间接计算热辐射系数。
该方法适用于具有高反射率的材料，如金属。
2. 辐射法辐射法是直接测量材料的辐射功率和温度差，通过斯特藩-玻尔兹曼定律计算热辐射系数。
该方法适用于各种材料，尤其适用于具有较低反射率的材料。
二、导热系数的测定导热系数是材料导热传导能力的物理量。
常见的测定方法有传导法和非传导法。
1. 传导法传导法是通过测量材料两侧的温度差、材料厚度和导热面积，应用傅立叶热传导定律计算导热系数。
该方法适用于固体材料。
2. 非传导法非传导法是通过测量材料两侧的温度差以及导热膜的导热性能，应用换热理论计算导热系数。
该方法适用于液体和气体等非固体材料。
三、实验技术在进行散热膜热辐射系数和导热系数的测定时，需要使用一些实验技术和仪器设备。
1. 实验技术常见的实验技术包括热辐射测量技术、热传导测量技术、温度测量技术等。
这些技术能够准确地测量材料的热辐射和导热性能。
2. 仪器设备常用的测定仪器设备有热辐射计、导热仪、温度计等。
这些仪器设备能够提供准确的测量数据，帮助确定散热膜的热辐射系数和导热系数。
四、应用领域散热膜的热辐射系数和导热系数在热管理和散热设计中具有重要的应用价值。
1. 热管理散热膜的热辐射系数和导热系数决定了散热膜的热传导能力和散热效率。
通过准确测定散热膜的热辐射系数和导热系数，可以优化热管理系统，提高散热效果。
2. 散热设计散热膜的热辐射系数和导热系数对于散热设计具有指导意义。
通过合理选择具有适当热辐射系数和导热系数的散热膜材料，可以满足散热需求，提高散热效果。
FTIR的基本原理与结构
FTIR的基本原理与结构傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，简称FTIR）是一种常用的红外光谱分析技术，通过测量物质对红外辐射的吸收、发射或散射来获得物质的结构信息。
下面将介绍FTIR的基本原理和结构。
1.基本原理FTIR的基本原理是傅里叶变换。
当物质受到红外辐射时，物质中的化学键会产生振动和转动。
不同的化学键会产生不同的频率和强度的振动和转动模式，这些模式对应了物质分子的结构特征。
物质吸收红外辐射的能量会导致物质中的化学键振动和转动的能级发生变化，从而产生特定的红外吸收谱。
FTIR利用傅里叶变换的原理将物质在频率域中的红外光谱转换为时间域中的干涉图像。
具体过程如下：首先，仪器对样品进行红外辐射的照射；样品吸收或散射部分的光与参考光（未经过样品的光）进行干涉；然后，通过改变干涉光程差，对不同频率的光进行干涉，记录下干涉光强的变化；最后，应用傅里叶变换将干涉光信号转换为频谱信息。
2.结构FTIR主要包含光学系统、光路系统、光源和探测器四个主要部分。
（1）光学系统：FTIR的光学系统包括光源、分束器、样品室和检测器。
光源常用的有热辐射源和光纤辐射源。
分束器将光源产生的光分成参考光和样品光，并将其引导到样品室和检测器。
（2）光路系统：光路系统主要由离轴反射式和Fourier变换系统组成。
离轴反射式通过特殊的反射镜和焦平面阵列检测器来收集样品信号。
Fourier变换系统包含的主要光学元件有光学窗口、波片、反射镜、半透射镜和角镜。
（3）光源：FTIR的常用光源有红外辐射源、红外LED和红外激光器。
红外辐射源是最常用的光源之一，它的工作原理是通过电热效应来产生红外辐射。
红外LED是近年来兴起的光源，它通过电子节能辐射来产生红外光。
红外激光器是一种高功率密度的光源，适用于要求高灵敏度和高分辨率的应用。
（4）探测器：FTIR常用的探测器有红外探测器和光电二极管。
热辐射测试
热辐射测试
热辐射测试是一种测试物体在高温环境下的辐射能量释放和传导的能力的方法。
它主要用于评估和比较材料、设备或系统在高温条件下的性能和耐久性。
热辐射测试可以帮助设计和制造高温应用中的产品或设备，确保它们在使用过程中可以承受和适应所需的辐射能量。
在热辐射测试中，通常使用高温环境模拟器或辐射源来产生高温条件。
这些辐射源通常具有辐射能量较高的特点，可以模拟真实高温环境下的辐射能量的发射。
测试对象会置于辐射源的辐射范围内，然后通过测量测试对象的温度变化或应力变化来评估其辐射传导和释放能力。
热辐射测试可以用于各种应用领域，包括航空航天、汽车制造、电子设备等。
在航空航天领域，热辐射测试可以用于评估航空发动机的耐热性能和材料的耐高温性能。
在汽车制造领域，热辐射测试可以用于评估发动机零部件的耐高温性能、排气系统的热辐射效果等。
在电子设备领域，热辐射测试可以用于评估电子元器件的耐高温性能和设备的散热能力。
总之，热辐射测试是一种重要的测试方法，可以帮助评估和比较材料、设备或系统在高温环境下的性能和耐久性。
它对于设计和制造高温应用中的产品或设备具有重要意义。
物理实验技术中的热阻测量与系统校准方法
物理实验技术中的热阻测量与系统校准方法引言：在物理实验中，测量热阻和进行系统校准是非常重要的步骤。
热阻是指物质抵抗传热的能力，而系统校准则是为了保证实验结果的准确性和可靠性。
本文将讨论一些常用的物理实验技术中的热阻测量方法和系统校准方法。
热阻测量方法：1. 热传导法：热传导法是一种常用的热阻测量方法。
它通过测量热传导过程中的温度变化来计算热阻。
热传导法需要用到热电偶或红外线测温仪等仪器来测量温度变化，并使用热平衡方程来计算热阻。
2. 热对流法：热对流法是通过测量物体与周围环境之间的对流热传递来计算热阻。
这种方法常用于流体介质中的热阻测量，例如液体和气体中的热阻。
热对流法需要准确测量流体的温度和流速，并使用适当的传热方程进行计算。
3. 热辐射法：热辐射法是一种通过测量物体辐射出的热量来计算热阻的方法。
它适用于高温物体的热阻测量，例如熔融金属和高温炉。
热辐射法需要使用红外线热像仪等仪器来测量物体的辐射热量，并根据辐射传热方程进行计算。
系统校准方法：1. 标准物质法：标准物质法是一种常用的系统校准方法。
它使用已知属性的标准物质和设备进行比对来校准实验系统。
例如，在电阻测量中，可以使用已知电阻值的标准电阻和万用表进行比对，从而校准万用表的准确性。
2. 校准曲线法：校准曲线法是一种利用已知测量值和待测量值之间的关系建立曲线来校准系统的方法。
例如，在温度测量中，可以使用标准温度计和其他温度计测量一系列已知温度，建立温度与测量值之间的关系曲线，以校准其他温度计的准确性。
3. 耦合校准法：耦合校准法是一种通过将待校准系统与已校准系统耦合在一起，通过比较两个系统的输出来进行校准的方法。
例如，在电压测量中，可以通过将待测电压与已知电压串联在一起，通过比较两个电压的差异来校准待测系统。
总结：物理实验技术中的热阻测量和系统校准是确保实验结果准确性与可靠性的重要步骤。
热传导法、热对流法和热辐射法是常用的热阻测量方法，而标准物质法、校准曲线法和耦合校准法是常用的系统校准方法。
辐射热流计
辐射热流计
辐射热流计是一种用于测量物体表面辐射散热的仪器。
它基于热辐射的原理，利用物体表面产生的热辐射能量与物体表面温度之间的关系来测量热流。
辐射热流计通常由以下几个主要部分组成：
1. 探测器：用于接收物体表面辐射的热能，并将其转换为电信号。
2. 光学系统：用于将物体表面的热辐射聚焦到探测器上。
3. 信号处理系统：接收探测器传输的电信号，并进行信号放大和处理，最终将辐射热流转换为温度单位（如瓦特/平方米）。
4. 显示器/记录器：用于显示或记录测量结果。
辐射热流计的原理是基于黑体辐射定律，即物体表面的辐射能量与物体表面温度的四次方成正比。
通过测量接收到的辐射能量，可以推导出物体表面的热流以及温度。
辐射热流计广泛应用于工业、科研、生物医学等领域中，用于测量材料的热导率、热阻等参数，以及研究热辐射的特性和热传递过程。
它具有非接触、无损测量的特点，适用于测量高温、低温以及难以直接接触的物体表面。
THDS探测站组成功能介绍
THDS探测站应用 领域
铁路安全
实时监测：THDS探 测站可以实时监测 铁路沿线的温度、 湿度、风速等参数， 及时发现异常情况。
预警功能：THDS探 测站可以提前预警 可能发生的铁路事 故，如塌方、滑坡 等，为铁路安全提
供保障。
辅助决策：THDS探 测站可以为铁路调 度、维修等提供数 据支持，辅助决策， 提高铁路运营效率。
THDS探测站组成功能介绍
演讲人
目录
01
THDS探测站组 成
02
THDS探测站功 能
03
THDS探测站应 用领域
04
THDS探测站发 展趋势
THDS探测站组成
硬件设备
01
红外热像仪：用于测量温度 和热辐射
03
气象站：用于测量气象参数， 如温度、湿度、风速等
05
通信设备：用于传输数据和 控制指令
07
结构支撑：用于固定和支撑 整个系统
02
激光测距仪：用于测量距离 和速度
04
数据处理单元：用于处理和 分析采集到的数据
06
电源系统：为整个系统提供 电力支持
软件系统
控制软件：负责控制THDS探 测站的运行和操作
数据处理软件：负责处理 THDS与其他设备的通信和信息传输
梁安全运行
THDS探测站发展 趋势
技术升级
传感器技术：提高探测精度和灵敏度 数据处理技术：提高数据处理速度和准确性
通信技术：提高数据传输速度和稳定性 自动化技术：实现无人值守和远程控制
应用拓展
01
应用于铁路、公路、桥梁等 基础设施的安全监测
03
应用于环境监测，如大气污 染、水质污染等
02
应用于地质灾害预警，如滑 坡、泥石流等
自动化测温器的原理
自动化测温器的原理自动化测温器是一种能够自动测量和记录物体温度的仪器。
它的工作原理主要基于物体的热辐射，利用热传导原理来测量物体的温度。
自动化测温器通常采用红外线辐射测温技术，即通过物体发出的热辐射来测量物体的温度。
物体温度越高，辐射的能量就越强。
自动化测温器使用一个探测器来感应物体发出的红外线辐射，然后将它转换为电信号，并通过电子线路进行处理和放大，最后将结果显示在相关的控制面板上。
红外线辐射测温技术是基于斯特藩-玻尔兹曼定律的。
该定律表明，物体的发射辐射功率与它的温度的四次方成正比。
因此，通过测量物体辐射的能量，可以间接地计算出物体的温度。
在红外线辐射测温技术中，探测器通常是由特殊材料制成的，这种材料可以吸收红外线辐射，并转换为电信号。
最常见的探测器是热电偶和热敏电阻。
热电偶是由两种不同材料组成的导线，当其中一种材料受热时，会产生一个温度差，从而引起电压的变化。
热敏电阻则是一种电阻器，它的电阻取决于温度的变化。
红外线辐射测温技术对物体温度测量的精确性受到一些因素的影响，包括物体表面的红外辐射率，探测器的灵敏度和环境温度的影响。
为了提高测量精确度，自动化测温器通常会引入补偿算法和校准技术。
补偿算法是通过对测量结果进行数学校正来消除环境因素的影响。
例如，在室外环境中，由于大气的干扰和反射，物体的红外辐射可能会受到影响。
补偿算法可以使用环境温度和探测器的灵敏度等参数来计算出真实的物体温度。
校准技术是一种将测量结果与已知温度进行比较的方法，从而确定测量系统的准确性。
校准通常需要使用标准温度来源，如冰点或沸点，将自动测温器置于已知温度下，然后调整测量系统的参数，以使测量结果与已知温度一致。
总之，自动化测温器的原理是基于物体的热辐射，通过感应和转换为电信号，最终将物体的温度显示在控制面板上。
它通过红外线辐射测温技术来实现，利用斯特藩-玻尔兹曼定律的原理。
为了提高测量精度，自动化测温器采用补偿算法和校准技术来消除环境因素的影响，并验证测量系统的准确性。
星敏传感器原理
星敏传感器原理星敏传感器是一种用于监测太空环境的常用电子传感器，可以测量太空中的电磁辐射、热辐射和紫外辐射等。
它由一个光学系统、一个探测器（例如摄像机或红外热像仪）以及一组收发器组成，可以通过发射脉冲类似的电磁波（包括可见光、近红外、长波红外范围内的电磁辐射）来监测太空环境中的类似激发物质。
本文旨在研究星敏传感器的原理、结构及应用。
一、星敏传感器的原理星敏传感器的核心原理是基于发射探测的电磁脉冲辐射原理，它通过发射一种激发性的电磁辐射，使得环境中的激发物质发出自己的反射电磁辐射，从而可以监测太空环境中的激发物质。
星敏传感器中包含了一系列电磁辐射发射源，例如发射器、探测器和放大器。
这些发射源在数秒钟内能够在不同的电磁辐射波段中发射一种激发性的电磁波脉冲，这种脉冲就像是发射自星空上的一团小火焰，它会使得环境中的激发物质发出反射的电磁辐射，从而可以捕捉到太空环境中的激发物质。
二、星敏传感器的结构星敏传感器的结构包括光学系统、探测器和发射系统。
光学系统由几个部分组成，包括光学镜头、光学滤波器、折射/反射镜、电动控制器等，它们共同发射和接收太空环境中的电磁辐射。
探测器用于检测发射的电磁辐射，它通常是一个摄像机或红外热像仪，用来收集和记录太空环境中的电磁辐射。
发射系统用于发射激发性的电磁辐射，包括可见光、近红外、长波红外范围内的电磁辐射。
三、星敏传感器的应用星敏传感器可以用于多种应用，例如航天器行星研究、全球环境观测、地理信息系统等。
它可用于监测太空环境中的电磁辐射和热辐射、紫外辐射等物质，也可以用于地学成像、植被监测、气候变化监测、天文观测等多种领域。
四、结论星敏传感器是一种用于监测太空环境的常用电子传感器，它可以通过发射探测的电磁脉冲辐射原理来监测太空环境中的激发物质，具有广泛的应用前景，如航天器行星研究、全球环境观测、地理信息系统等。
热辐射检测
热辐射检测
热辐射检测是一种通过检测物体所发射的热能来确定物体温度的技术。
物体在一定温度下会自然地发出热辐射，其特征辐射能量与物体的温度成正比。
热辐射检测可以使用红外热像仪或红外热视觉系统进行。
这些设备能够测量物体表面所发出的红外辐射，并将其转化为温度图像或热像。
通过分析热像，可以检测出物体表面的温度分布情况。
这对于一些特定的应用非常有用，例如在工业中，可以用于检测设备的运行状况、诊断故障和预测设备的寿命；在医学中，可以用于体温测量、热损伤诊断等。
热辐射检测技术具有非接触、无损、快速和实时等优点。
它在许多领域中广泛应用，如电力、化工、医疗、建筑和环境监测等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
↓ Electrical signal
傅里叶变换红外光谱仪结构框图
干涉仪 样品室 检测器 显示器 光源 计算机 绘图仪
干涉图
FTS
光谱图
傅里叶变换红外光谱仪简介
Fourier Transform Infrared Spectrometer
FT-IR
光源
组成结构框图及工作原理
迈克尔逊干涉仪
吸收池
分 束 器
Fixed mirror
Detector
（ＤＬＡＴＧＳ）
Nicolet公司的 AVATAR 360 FT-IR
Interference of Two Beams of Light
Movable mirror
Fixed mirror
Ａ
Movable mirror
Same-phase interference
狭缝（Slit）
构成：狭缝是两片经过精密加工、具有锐利边缘的金 属组成。两片金属处于相同平面上且相互平行。入射狭缝 可看作是一个光源，在相应波长位置，入射狭缝的像刚好 充满整个出射狭缝。
光栅光谱仪
光谱分析通用设备，可以研究诸如氢氘光谱，钠光谱等元素 光谱（使用元素灯作为光源），也可以作为更为复杂的光谱 仪器的后端分析设备，比如激光喇曼/荧光光谱仪。
光学接收 制冷机 显示
调制编码 探测器 信息处理 控制装置
§3.2 辐射测量系统的基本仪器
§3.2.1 积分球
积分球：常和光源、探测器装在一起，作为理想漫射 光源和匀光器，广泛用于辐射测量。
基本结构：由铝或塑料等做成的一个内部空心球，内 壁均匀喷涂多层中性漫射材料，如MgO、BaSO4、聚 四氟乙烯等。球上开有多个孔，作为入射光孔、安装 探测器、光源等用，为防止入射光直射探测器上，球 内还装有遮挡屏。
构成：狭缝、准直镜、棱镜或光栅、会聚透镜。
f 入射狭缝 准直镜 棱镜
物镜
焦面
出射狭缝
准直镜
物镜
f
光栅 入射狭缝 出射狭缝
其中最主要的分光原件为棱镜和光栅。
棱镜（Prism）：
制作： 棱镜的色散作用是基于构成棱镜的光学材料
对不同波长的光具有不同的折射率。波长大的折射率 小，波长小的折射率大。
b
Cornu棱镜 Littrow棱镜
（左旋+右旋----消除双像）
（镀膜反射）
光栅
制作：以特殊的工具（如钻石），在硬质、磨光的光 学平面上刻出大量紧密而平行的刻槽。以此为 母板，可用液态树脂在其上复制出光栅。制作 的光栅有平面透射光栅、平面反射光栅及凹面 反射光栅。刻制质量不高的光栅易产生散射线 及鬼线（Ghost lines）。 通常的刻 线 数 为 300-2000 刻 槽 /mm 。 最 常 用的 是 12001400刻槽/mm（紫外可见）及100-200刻槽/mm（红外）。
出射窗口：应用无选择性的透明材料。尺寸与积分球应 当有一定的比例。1%均匀性，比例小于1/10。
3.2.2 单色仪
定义：将具有宽谱段辐射的光源分成一系列谱线很窄的 单色光，既可以作为一个可调波长的单色光源，也可作 为分光器。 原理：利用色散元件（棱镜、光栅等）对不同波长的光 具有不同色散角的原理，将光辐射能的光谱在空间分开， 并由入射狭缝和出射狭缝的配合，在出射狭缝处得到所 要求的窄谱段光谱辐射。 应用：单色仪作为独立的仪器使用时，可用于物体的发 射、吸收、反射和透射特性的分光辐射测量和光谱研究， 也可用于各种探测器的光谱响应测量。若把单色仪与其 他体系组合在一起，则可构成各种光谱测量仪器，如红 外光谱辐射计和红外分光光度计等。
第3章 热辐射测量系统
1. 辐射测量系统的分类 2. 辐射测量的基本仪器
3. 辐射测量系统的性能及其测量
§3.1 辐射测量系统的分类
本质：光学-电子系统，用于接收波长为0.3~1000mm的电磁 辐射。基本功能——将红外辐射转换为电信号，然后利用 它去达到某种实用目的（如辐射大小、温度）。
P.163 图6-5
3.2.1 积分球
假设：有一束入射辐射通量照在积分球内表面A上，分析 不在A处的某一表面元dA’的辐照度。
LA E A /
dA dA d d dE0 L 2 A 2 4R 4 R dA 4 R 2
E0 dE0 d 2 2 4 R 4 R
０
λ
２λ
Same-phase interference wave shape Ｄ Interference pattern of light manifested by the optical-path difference
Optical-path difference [x]
Fourier transform
3.2.1 积分球
当积分球和探测器与光源一起工作时，应作为一个整体 来考虑其光谱特性。 要求高的涂层反射比主要是为了增加出射窗处的辐照 度值； 当出射窗的辐照度要求不强，而要求辐照度的时间稳 定性好时，可用发射比较低的涂层； 当积分球工作在中远红外谱段时，由于BaSO4等在波 长大于2.5mm时，反射比下降很快，所以用作涂层材料性 能很差。S在3-12mm平均反射比为0.94。
红外测量系统
第一代：建立在单元或多元探测器基础上，采用传统的 光机扫描；
第二代：采用多元焦平面阵列器件。元件数达到103，图 像质量可与现代电视系统相比拟，但其中还有某种光机 扫描部件； 第三代：焦平面的元件足够多，可覆盖整个视场，由电 子扫描代替光机扫描，称为“凝视”系统。
目标
大气衰减
干涉图 检测器
傅里叶变换
红外吸收光谱图
数据处理 仪器控制
FT Optical System Diagram
Light source
He-Ne gas laser
(ceramic)
Beam splitter
Movable mirror
（Ｇｅ/ＫＢｒ）
Sample chamber
Interferometer
光栅光谱仪
光栅及反射镜光 栅由步进电机驱 动，由计算机软 件驱动，可以获 得较高的精度。 反射镜 1 将由入 射狭缝进入的光 线反射到准光镜 上。 反射镜 2 离开光 路时，物镜上射 来的光线直接进 入出射狭缝到光 电倍增管，而当 反射镜 2 进入光 路时，出射光 线被反射到 CCD 接收器。
多功能光栅光谱仪光路图
2
E0 1 E E0 E 0 E 0 1 4 R 2 1
fi 0
i 0
n
E 2 4 R 1
3.2.1 积分球
实际应用需要考虑的问题： 球内的遮挡屏与物：使积分球实际工况偏离理想球。 增大球尺寸，可相对减少遮挡屏和物的影响。遮挡屏应涂 上和积分球内表面相同的涂层。
400
（Ｓ）/（Ｂ）
%T
Background
（Ｂ）
4000
Wavenumber[cm-1]
400
SB
4000
Wavenumber[cm-1]
400
Spectroscope Spectroscope
Light source
Computer
Interfer Sample Detector ometer chamber
3.2.2 单色仪
实质：将由不同波长的“复合光”分开为一系列单一
波长的“单色光”的器件。
理想的100%的单色光是不可能达到的，实际上只能获 得的是具有一定 “ 纯度 ” 的单色光，即该单色光具有
一定的宽度（有效带宽）。有效带宽越小，分析的灵
敏度越高、选择性越好、分析物浓度与光学响应信号 的线性相关性也越好。
dA E0 dE0 L dA 4R2 4 R 2
3.2.1 积分球
(1 f i ) i f i
i 0 i 0
n
n
E0 dE0 E0 2 4 R
E0 2 dA 4 R E0 s 2 4 R
Signal strength
Fixed mirror
wave shape
Continuous phase shift
Ｂ
Movable mirror
Ｉ(X)
Opposite-phase interference wave shape
Fixed mirror
Ｃ
Movable mirror
0 λ
－２λ －λ
涂层：涂层的光谱反射比对积分球出射光的光谱特性 有很大影响。光谱辐照度应写成：
( ) ( ) E ( ) 2 4 R 1 ( )
E ( ) 1 ( ) E ( ) 1 ( ) ( )
当反射比等于0.98时，照度的相对变化率约为反射比相对 变化的50倍。
Types of Transmission Techniques
KBr disk technique Thin-film technique
Primarily qualitative analysis of organic or inorganic substances in powder form or that can be made into powder form Polymeric qualitative and quantitative analysis for substances in film form or that can be made into film form Primarily qualitative analysis of substances dissolved in solvent (uses liquid cells) Primarily qualitative analysis of viscous and nonvolatile substances (sandwiched between KBr windows) Primarily qualitative analysis of liquids that dissolve in solvent and nonvolatile substances (uses liquid cells)