红外理论

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红外技术名词

2014-01-15

术语解释

Absolute zero绝对零度

 指-273.15°C (0 Kelvin = 459.69°F). 绝对零度是一个完全理想的状态,在此温度下,物体原子的运动完全停止,即在这个温度下,物体完全没有任何的能量。

Absorption吸收

 任一物体对红外波长或多或少都具有吸收能力,而吸收红外光后的物体最直接的反映则是温度升高。通常温度相对较高的物体所辐射的能量多于温度较低的物体,而对于物体本身来说,吸收的红外能量会被转换为自已能量而对外辐射,因此,物体的发射率与物体的吸收率有关。

Accuracy精度

 是指观测结果、计算值或估计值与参比值之间的接近程度。如:实际表面温度100 ° C,测量精度为± 2 ° C,则测得值与实际测量结果相差不超过2℃。

Atmospheric windows大气窗口

 太阳辐射通过大气层时,未被反射、吸收和散射的那些透射率高的光辐射波段范围称之为“大气窗口”。在红外波长段也存在大气窗口,在8~14µm范围的红外波段有稳定的大气透射率,因此,在此波段使用红外技术测量的效果也尤为明显。

Black body radiator黑体辐射物

 黑体辐射是指将入射的电磁波全部吸收,并全部转化为自身能量向外辐射的物体,在此过程中即没有发生反射,也无透射。黑体辐射物的发射率ε= 1,在现实自然界中不存在这种绝对的黑体,黑体辐射物被认为是一种理想物体,通常用作热辐射研究的标准物体。而大部分黑体在标定或校准的使用中其发射率也设置为< 1的状态,通常设定为ε> 0.95。

Calibration标定

 标定是指对仪器的实际测量值与标准器的示值进行比对的过程,其检测结果表示仪器的测量精度在允许的限度范围内。标定的意义在于记录仪器示值偏差,而非对其测量结果进行修正。

Celsius摄氏度 [℃]

摄氏度是目前世界使用比较广泛的一种温标。在1标准大气压下,定义水的沸点为100 ℃,水的凝固点定为0 ℃,其间分成100等分,1等分为1 ℃。 ℃= (℉-32)/1.8 或 ℃= K–273.15

Coeffiient of Convective Heat Transfer对流传热系数

 其大小反映了对流换热的强弱,其定义是:当流体与固体表面的温度差为1K时,1㎡表面面积在每秒所能传递的热量,以 h表示。

Colour palette调色板

 调色板设置图片的颜色显示。根据不同的测量任务设置图像显示颜色的对比度。

Coldspot and Hotspot冷点与热点

 在热像仪中温度最低的点称为“冷点”,温度最高的点称热点。

Coloured body radiator有色辐射物

 有色辐射物是发射率随波长及温度不同的而变化材料.意味着同一物体有不同的发射率.大多数金属为有色辐射物,如:铝在加热后发射率会升高。

Condensation冷凝

 是指由气态转化为液态的过程。当物体的表面温度低于空气环境温度时,空气中的湿气会在物体表面凝结为水珠,在某一温度下,空气里原来所含的未饱和水蒸汽变成饱和状态,这个温度点也称之为露点。

Conduction传导

 热量总是从温度高的物体传到温度低的物体,这个过程叫做热传导。热传导是固体中热传 递的主要方式。

Convection对流

 依靠流体(液体、气体)本身流动而实现传热的过程称为热对流,简称对流,对流是由于温度不均匀而引起的。

Detector探测器

 红外热像仪的传感器,探测到物体的红外辐射能并将其转换为电信号。探测器的最小单元为像素。

Dewpoint露点

 露点是露点温度的简称,露点温度是指在大气压力不变的情况下,由于冷却作用,空气里原来所含的未饱和水蒸汽变成100%饱和时的温度,称为露点温度。

Emissivity 发射率 (ε):

物体散发红外辐射的能力。ε值与被测物体的材质属性,被测对象表面特性以及被测物体的温度有关

Fahrenheit华氏温度

 是在北美使用比较广泛的一种温标。℉ = (℃ x 1.8) + 32。

Field of view 视场角(FOV)

 FOV是指物体在热像仪中完整成像的水平角度和垂直角度。

Focal Plane array焦平面红外探测器(FPA)

 FPA探测器早期为制冷型探测器,并且体积较大,用于近红外波段测量;现在的FPA探测器已发展为非制冷型,用于远红外波段进行高精度测量。探测器接收到物体辐射能后导致传感器温度升高从而改变传感器的阻值,并以电信号将其阻值改变表现出来。

Grey body radiator (real body)灰色辐射物

 自然界的绝大多数物体都是 “灰色辐射体”。与黑体不同的是,灰体无法吸收所有的入射光波,通常反射或传导都会同时存在。灰色辐射体的发射率均小于1。

Thermal Imager 红外热像仪

 红外热像仪是指能够检测电磁波光谱在红外波段的辐射,并能将不可见的红外辐射变成可视图片的检测设备。热像仪目前最主要的功能是测温和成像。

Infrared radiation 红外辐射

 是电磁辐射的一种。只要是绝对零度以上的物体均发射红外辐射。

Isotherms等温线

 可设置温度范围,并用相同的颜色将在此范围内的所有相同温度点标注出来。

Kelvin(开尔文)

 国际通用的温标之一。0 K 相当于绝对零度zero (-273.15°C)。 请见以下转换公式:273.15 K = 0℃= 32℉。K = ℃+ 273.15。

Kirchhoff’s radiation law 基尔霍夫辐射定律

 是著名的热学定律,描述了一定波长的物体发射率与吸收比之间的关系:在热平衡条件下,物体对热辐射的吸收比恒等于同温度下的发射率。

Lens 镜头

 镜头决定了热像仪的可视视野的范围大小。广角镜适用于大视野的温度场分布,而长焦镜适用于远距离进行细节测量。目前常用的镜头材质有锗 (Ge), 硅 (Si) 和硒化锌 (ZnSe), 这些材质的红外透射性较佳,是优良的材质。

MFOV测量视场角

MFOV是热像仪探测器可精准测得数据的最小的像素范围。主要有两种:MFOV=1和MFOV=3×3=9。

Measuring range测量范围

 温度测量范围是指热像仪可测量的温度段,表明仪器可测量和记录的热辐射的大小。通常会规定最大限值及最小限值,用限制当前校准的两个黑体温度值表示。在定义的测量范围外,仪器通常会无法显示或无法保证测得数值的精确度。

NETD热灵敏度

NETD即仪器的热灵敏度(也称噪声等效温差),描述的是仪器可探测的最小温差值,直接关系了热像仪测量的清晰度,热灵敏的数值越小,表示其灵敏度越高,图像更清晰。

Planck’s radiation law 普朗克辐射定律

 普朗克辐射定律提出了黑体所发射的电磁能量的强度取决于波长和频率的观点。在普朗克研究之初,假设了光(即后来的电磁辐射)的发射和吸收不是连续的,而是一份一份地进行的,其计算结果才能和试验结果相符,这样的一份能量叫做量子,每一份量子等于hv,v为辐射电磁波的频率,h为一常量,叫为普朗克常数。

Radiation 辐射

 自然界中的一切在绝对温度零度以上的物体,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送热量,这种传送能量的方式称为辐射.

Reflectance 反射系数 (ρ)

是指物本反射红外辐射的能力。ρ的大小取决于材料类型,表面性质及温度。一般来说,光滑,抛光表面的反射系数较大,而表面较粗糙,无光表面的反射系数较小。

Refresh rate帧频

 以Hertz表示,指热像仪每秒钟更新图像的速率. 如:30Hz 是指热像仪在一秒的时间里可产生30幅完整的图像。

Relative humidity相对湿度

 某温度时空气的绝对湿度跟同一温度下水的饱和汽压的百分比

Resolution分辨率

 分辨率是用于度量图像内数据量多少的一个参数,是指单位长度内的点(像素)是多少。

RTC (反射温度补偿)

有些物体的反射率相当高,在测量的时候除了注意调整这些被测物体的发射率,最好通过输入影响被测物体的高辐射源的温度值来对测量结果进行修正,以减小测量误差,提高测量结果的准确度。

Specular reflection镜面反射

 镜面反射通常发生在高反射率的物体表面或低发射率的物体表面。但镜面反射并不代表物体具有高反射率,如:喷涂表面,热像仪可以反映出在喷涂物体表面上其它环境辐射物的镜面反射(如:测量人的影像),而喷涂表面普遍具有较高的发射率(ε≈0.95)。反之如,砂岩墙,其发射率较低(ε≈0.67),但无法形成镜面反射。因此,物体的表面结构是影响镜面反射的重要因素。镜面反射是当入射光线是平行光线时,反射到光滑的镜面,又以平行光线出去的现象 。而其相对的概念为漫反射,是指入射光线是平行光线时,反射到粗糙的物体,反射光线向各个方向出去的现象。如:铝箔,平整的铝箔的表面就很容易产生镜面反射,而把铝箔揉皱再展开,不平整的表面则会产生漫反射,在物体表面各方向上的反射都不一样。

Stefan-Boltzmann-law斯蒂芬-玻尔兹曼定律

 著名的热力学定律,定律提出:一个黑体表面单位面积在单位时间内辐射出的各种波长电磁波的总能量与黑体本身的热力学温度T的四次方成正比,公式为Q= • • T4,其中σ:斯忒藩-玻耳兹曼常数

Thermography热图

 使用红外热像仪通过非接触式的测量方法显示表面温度场的分布图,热像仪通过探测物体的辐射能量的大小,并根据辐射能量与温度的关系进行转换,并将拍摄视野内的温度值以不同颜色显示出来,从而形成可视的热分布图像。热像仪的每个像素均代表了被测物体表面的一个温度点。

Transmittance 透射系数(τ)

指物质可透过红外辐射的能力。τ取决于材料类型及厚度。