红外探测器的测温原理

　　hbzhan内容导读：自二十世纪九十年代以来，我国电力工业发展迅速，电网规模日益扩大。电力设备是电网和变电站的核心设备，它的运行状况直接关系到系统的安全运行。随着电压等级的提高，电力设备的负荷也越来越大，由于电力设备自身的造价都比较昂贵，因电力设备故障所带来的事故，造成的损失往往也是巨大的。
　　
　　而设备运行时所发出的红外光谱的波长范围是5～14um，属于远红外光谱，这个波段内的光所对应的物体的温度是介于0～500℃之间。温度不是特别高，对仪器的损坏也不是特别大，因此，设计一种测量更准确，采样波长介于此区间内的非接触式远红外测温仪来监测电力设备运行状态，及时发现潜在故障，有着充分的必要性。
　　
　　红外探测器一般由光学系统、敏感元件、前置放大器和信号调制器组成。光学系统是远红外探测器的重要组成部分。根据光学系统的结构分为反射式光学系统的远红外探测器和透射式光学系统的远红外探测器两种。
　　
　　对于反射式光学系统的红外探测器的结构，它由凹面玻璃反射镜组成，其表面镀金、铝和镍铬等红外波段反射率很高的材料构成反射式光学系统。为了减小像差或使用上的方便，常另加一片次镜，使目标辐射经两次反射聚集到敏感元件上，敏感元件与透镜组合在一起，前置放大器接收热电转换后的电信号，并对其进行放大。
　　
　　红外测温的理论原理
　　
　　在自然界中，当物体的温度高于零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断的向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于0.75μm~100μm的红外线。他zui大的特点是在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个zui大值，这种物质称为黑体，并设定他的反射系数为1，其他的物质反射系数小于1，称为灰体，由于黑体的光谱辐射功率P（λＴ）与温度T之间满足普朗克定。说明在温度T下，波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为P（λＴ）。根据这个关系可以得到图1的关系曲线，从图中可以看出：
　　
　　1随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。
　　
　　2随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动（向左），并且满足维恩位移定理，峰值处的波长与温度T成反比，虚线为处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。
　　
　　3辐射能量随温度的变化率，短波处比长波处大，即短波处工作的测温仪相对信噪比高（灵敏度高），抗干扰性强，测温仪应尽量选择工作在峰值波长处，特别是低温小目标的情况下，这一点显得尤为重要.