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非接触式红外温度测量装置在真空干燥箱中的测量及应用

[导读]本文基于红外热电堆传感器,将红外非接触式测温技术用于对真空干燥箱内的红外温度监测研究。系统设计包括三通道红外测温光学系统及红外探測器,数据采集及保存功能模块,实现了三通道测温功能。

通过蓝牙传输模块实现了温度的无线数据传输。利用设计的红外测温装置,实现了对真空千燥箱内实际温度的实时监测与校正,达到了实用要求。

自从1800年英国物理学家赫歇尔发现红外辐射的100多年以来,红外技术的发展速度缓慢,直到20世纪40年代之后当代红外技术才真正得出现,整套红外辐射理论体系才被完整地总结出来2。
在诸多温度测量的研究中,瞬态温度测量往往是各国科学家争相研究的难题,为了解决瞬态温度测量的精确性和快速性等难题,国内外学者都已进行了大量的研究探索。目前,测量瞬态温度的方法有很多种,而大致总结出来基本可以分为以下两大类:一种是接触式测量方式,另外一种就是非接触式测温方法。
红外热电堆测温即属于一种非接触式的温度测量方式,这种测量方式利用红外热电堆探测热源发出的红外辐射,并将其转换成电信号进行传输与测量。由于探测红外辐射来测量温度具有非接触性,不需要接触被测物体,因此不会改变物体周围的温度场。因而红外温度测量方式的准确性和灵敏度较接触式方法高出很多。
1红外热电堆传感器原理
红外热电堆是一种热释电传感器,其结构是由若干热电偶单元构成的一种器件,所以红外热电堆传感器的工作原理是基于热电偶元件得出的,而热电偶元件则是利用其组成材料的塞贝克效应的实现红外感知的。塞贝克效应的成因可以简单地解释为在温度梯度下导体内的载流子从热端向冷端运动,并在冷端堆积,从而在材料内部形成电势差,同时在该电势差作用下产生一个反向电荷流,当热运动的电荷流与内部电场达到动态平衡时,半导体两端形成稳定的温差电动势。这种电动势与热电偶两端间的温度梯度大致成线性关系,因此在理想状态下,两者成正比关系,由如下关系式可表示的
△V=Sg△T
式中,Sa代表相对塞贝克系数,其数值由制成热电偶的材料决定。

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