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红外技术　[ 2006-03-27 13:59:41 ]
红外光的热效应

		红外指南

•	红外的历史?

•	什么是红外线

•	为什么我不能看见红外线?

•	红外线测温仪应用了什么理论和技术?

•	红外测温仪是如何工作的?

•

常见问题

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		红外的历史？

1800年皇家天文学家William Herschel 爵士发现了"黑热"辐射。
1880年，“红外“这个词被发明。Samuel Langley明了测辐射热仪，测量加热时电阻的变化。
1901测辐射热仪可检测400米外的牛的辐射。
第二次世界大战后，许多国家投入大量资金用于红外线在军事领域的应用。
2002年，热映光电公司采用其专有的基于存储器的芯片系统和红外技术，设计了最紧凑的，电池寿命最长的（连续使用70小时）和最廉价的红外测温仪及先进的热传感器。

		红外线是什么 (IR)?

红外线跟任何光射线一样，是低频（或波长较长）的电磁辐射。

任何在绝对零度(-273.15 ℃或开氏 0 度)以上的物体，都会辐射出红外线。

		为什么我看不到红外线?

你的眼睛是看太阳光的，两种动物能够识别并检测红外线：一些响尾蛇及甲虫。但是你的皮肤仍然可以感受到红外线：在篝火旁边，你能感受到红外线的温暖。
你的汽车受到太阳的烘烤时，你起动汽车，打开空调，空气就会凉下来，
但是你仍然感到酷热难耐，这就是来自汽车内部的红外线，它到达你的传感器即皮肤。
使用红外测温仪你会知道你车内的辐射温度可以达到80摄氏度！

		红外测温仪应用了什么理论和技术?

无论你相信不相信，它的主要理论是量子物理学。
这是在经典物理学衰落之后，物理学的大震荡。量子物理学开始繁荣。总的辐射能与绝对温度的四次方成正比。(Stefan-Boltzmann 定律）
Wien位移定律：发现峰值波长的产物与温度为常数。
Wien1911年获诺贝尔物理奖。

		红外测温仪是如何工作的?

红外温度计传感器从目标收集到很小的能量（通常为0.0001）瓦），
通过精密放大器放大，转换为电压输出。
CPU通过16位模－数转换器将信号数字化，
算术装置通过上述的诺贝尔奖定律解出温度方程，
补偿环境温度及辐射效应，按下开关，你会数秒钟之内得到目标温度值。

如果您想了解更多的信息，请参考佐治亚州立大学的超物理学:
他们提供完善的指导、方程和例子。

		常见问题

据我所知，通常红外温度计要比此装置大得多，精度有保证吗？

外温度计要大得多，但是SUNSTAR却象 “大型红外温度计装置的电池”一样小。
精度没有承诺，数据库中有每个装置的测试报告，可通过序列号去追踪。
这些测试遵守“ASTM E 1256辐射温度计的测试方法” （单波带型）。

筹备中:
互联网在线查询
通过访问网页www.SUNSTAR.com.cn和输入序列号，
你可亲自查询每一只红外温度计的精度测试报告。一些型号(TN1xx-tr)包装中有硬拷贝测试报告。

I精度方面，尺寸无关紧要。

	红外温度计能测量空气温度吗？
	能也不能。不能，因为空气不会辐射红外线，辐射率太低检测不到. 能，因为你可以把红外温度计指向与空气温度相同的任何物体。室外：树叶、树、草（在树荫下）与空气温度相同。室内：你的课桌、一张纸，与空气温度相同。得到“空气温度”的关键是测量与空气温度相同的任何物体。

我能否用红外温度计测量蚂蚁身体的温度？

你可以把温度计指向书桌上的蚂蚁，但是你得到的是蚂蚁和书桌的平均温度,
因为温度计的视场比蚂蚁大得多。
但是如果你的书桌上有10,000只蚂蚁，就可以覆盖红外温度计的全部视场,
然后你就可以测量蚂蚁的体温。

视场问题，是红外温度计得到正确读值的关键。
　

	测量距离有多远？
	我可以测量5米之外的墙的温度吗？可以测量1千米之外的山的温度吗？我们正在使用8um 至 15um的红外线，在此波段，大气几乎是完全透明的。在没有雨、没有雾的100米距离，红外温度计是很精确的。在1千米，你需要一些物理学背景来修正读数。参考D.P. DeWitt所著的辐射温度计理论及实践,第三章。

	红外温度计能在完全黑暗的环境中操作吗？
	能，正是因为此，它才被用于国防及军事。事实上，最早的红外技术是利用军事基金来开发的。

	红外温度计能否穿透建筑物？测量里面的温度？
	在现实生活中，不行。只能是电影中实现。

	但是我记得红外线可以穿透什么东西？
	红外线能够穿透聚乙烯薄膜（例如：完全黑暗的垃圾袋），硅，锗。你可以把暖的东西放在聚乙烯膜（你的手）的后面，红外温度计能够检测到物体的存在。

	现在我可以测鱼缸中鱼的体温吗？
	不能，水和玻璃只是对于可见光是透明的，但是对于红外线来说，它完全是不透明的，来自鱼的所有红外线不能穿透水，所以你只能测玻璃的温度。我的宠物的温度呢？把温度计指向狗，你得到的是皮毛的温度，你看见的就是你得到的。

我怎样知道，我的红外温度计仍然是准确的？

红外温度计的校准是极其复杂的，这就是它所以昂贵的原因。
SSTKJ开发了它专有的连续校准设备CCE(Continuous Calibration Equipment), 它能以不同的温度、连续地、以较高的产出能力同时校准96台红外温度计。
通过特殊的预测算法则可减少周期时间。
我们的制造商通过ISO9001认证。
我们的红外耳温计符合ASTM E1965的严格要求：+/-0.2摄氏度
如果仍有疑问，你可以试着自己进行校准：
　

用碎冰装入到大的聚苯乙烯（如聚苯乙烯泡沫）杯子（10盎司或更大）（或任何暖水瓶）一半满，
加入冷的自来水直至到达杯子沿下面½ 到 1英寸。提示：两个杯子：一个套着一个通过试验将提供更好的保温和更稳定的温度
　
将已经过校准的准确校准的接触式探头温度计的尖端插入水中，用力用探头搅动水的表面一分钟，或者直到接触式探头温度计稳定。
　
当探头温度计稳定下来时，连续搅动水，同时用红外温度计测量温度。
　
保持红外温度计在水面内1英寸进行最准确的测量。 0℃ (32 ℉)时，红外温度测量应在探头读数的范围+/-1℃ (+2 ℉)内。

警告：由于此种测试要求特殊的技术，并且由于以下原因，SSTKJ不担保校正结果正确。

高级用户可能使用自造的三态点(液态、气态和固态共存) 来校准您的接触式温度计，
见“科技美国，1999年1月13”“三态点的处理“，作者： Shawn Carlson。
該文提供了保持0.0001℃温度标准的创新的方法，就在家里作，并且制造费用低于50美元。
水的三态点是一种很精确的温度方法，比冰水共存好得多。

我还能用红外温度计来测量什么？

你可以测量任何物体包括宇宙的温度，来证明宇宙大爆炸理论。
1965年，宇宙大爆炸残留的辐射被无线天文学家Arno Penzias 和 Robert Wilson发现。在宇宙的所有方向，都可找到这种峰值为3 K (-270℃)的辐射。此温度就是宇宙大爆炸的证据（宇宙的来源）。
当然，你必须把红外温度计带到外太空才能得到正确的读数。
当然，你需要一些复杂的红外温度计和可能是宇宙飞船来进行这种测量。
我们的红外温度计不能在外太空使用。

所以这种“瑞士军用温度计”可以测量任何东西吗？

是的，我们称为“ 瑞士军用温度计”。但它还是有一些不可量测的东西：
黄金, 发光金属，或任何低发射率材料。
例如：量测125degC 黄金的温度实际读数值仅是 27degC。
由于这些材料的反射光极强，因此你测量的仅仅是反射的结果。
红外温度计无法量测的材料，可以使用其它类型的温度计进行量测。
可通过网站了解更多温度计的信息。

进行准确测量的窍门

目标必须占据红外温度计的整个视场。
避免闪光的表面（金属），粗糙的表面给出较好的精度。
在金属表面增加电子绝缘带（黑色最好）可以解决这个问题，得到精确的读值。
请确保绝缘带足够大能够占据红外温度计的整个视场。
确保绝缘带不会燃烧。小心使用！
避免温度噪声（避免附近有其他高温物体）。
例如，你正在测量集成电路，它的附近有焊铁。
应尽量与目标表面垂直

水银终结者

温度计通过使用在被加热或冷却的的方式下改变的方式下测量温度。第一款温度计被称做测温器，并且同时有多名发明家都发明了同样的温度计。意大利发明家Santorio Santorio 是第一个在仪器上标示数据范围的。在1593年由Galileo Galilei 发明了一种不完全的水温度计，这是第一次允许温度改变的状态下进行温度量测。1714年 Gabriel Fahrenheit 制造出以他名字命名的华氏刻度的水银温度计。

不幸的是，水银已由环境保护机构（EPA）确定为顶极持久生物积累有毒（PBT）化学品而被要求在全球范围内减少使用。

也许我们还会记得，有这样的小孩子在地板上玩打碎玻璃水银温度计中的水银球。当小水银球最终不知滚落到何处时，那时的我们是很可悲的。现在我们都知道水银的毒性可以对身体的每一个组织造成危害，包括大脑。
老式的水银温度含有大约1克的水银，这足够污染一个20亩的湖，体温计破碎后，水银形成许多水珠，很快挥发到空气中，损害人的神经系统，根据一关心环境对卫生保健影响的国际联盟——无危害卫生保健组织的调查，温度计的不恰当处理是水银挥发物的主要来源。一旦水银进入环境，在湖和河里的微生物会把它转化成更有毒的甲基水银，并在鱼和野生动物里堆积。 ... 大多数人通过吃鱼而受到水银的毒害。孕妇、生育期的妇女和幼小的孩子由于水银暴露处境尤其危险。

实际上，著名的国家科学研究院最近一份报告表明每年超过60,000 孩子，可能因为他们母亲在怀孕期间吃的水银污染的鱼，而处于无学习能力的风险。幸运的是，水银温度计正在被逐步被淘汰。
参议院成员通过了禁止水银温度计的法案，并提供2000万美元鼓励家庭卖了他们旧的温度计，而去买新的对环境安全的温度计。很多大的药房和零售连锁店现在只出售无水银的温度计。

以下是几种适合商业用的非水银温度计：

数字电子温度计

玻璃镓铟锡 (galin-stan) 温度计

前额式和耳道式温度计

最近美国医学协会的声明表示非水银体温计做为诊断工具是有效的。

随着电子和检测技术的发展，各种非接触红外温度计（IRT）已经为工业、科学和家用所应用。前额和耳道式温度计也属于IRT。所有物体发出可测量的红外的能量， IRT使用特别的光学系统收集来自一个目标表面的红外能量，并且把这能量聚焦到一个探测器上。在那点上，那些探测器把红外的能量转变成与目标表面温度成正比的电信号。详细的红外的技术，请参考站点的红外指南部分。

在水银温度计所应用领域如工业、医学的实验室，IRT可以取代大部分的应用。实际上，由为IRT量测的直接性和非接触性，它已经广泛地用于汽车、食品、电子、植物、塑料制品、纺织品，医药制品，能源，纸制品和家庭应用。

传统的IRT体积大，价格昂贵。IRT的校准极其复杂，特别在室温补偿上，这也就是IRT 如此昂贵的原因。 (不会再有其它原因！) 。
宝安康公司开发出自有的CCE(连续校准设备)，它可同时在不同的温度下校验128pcs的IRT，操作连续性强，通过率高。
通过特别的预测算法降低了量测周期。生产线通过了ISO9001认证。我们的红外耳式体温度计(IET) 符合ASTM E1965的严格要求：+ /-0.2degC，且能在宽范的目标和操作温度下保持量测准确。

在2002年宝安康依靠自有的SoC（片上系统）和红外技术，以及具有存贮记忆的温度传感受器，设计出最紧密的、电池寿命最长（连续使用70小时）和最合理价格的红外温度计。传统的IRT可能很大，但是ZyTemp只有"一些大的IRT的电池"大小。为了淘汰水银温度计及保护地球上所有动物的健康，宝安康乐于推介世界是最精准、小巧且价格合理的ZyTemp 红外温度计。以上就是我们对这种革命性产品，为什么提出"水银终结者"这个名词的目的。

Infrared Emissivity

非金属

非金属Ems 柱状图

金属

金属Ems 柱状图

发射率指导表
　

了解目标的发射率，或者它的"辐射"特性，这是红外测量的关键构成。简单地说，发射率就是一个表面或者黑体发出的辐射的比率，它的辐射理论由普朗克的定律预测。[W(L,T)=C1/(L^5*(exp(C2/LT)-1))。当直接观察一种材料表面的发射率就是表面大量的能源的测量。有很多因素影响具体目标的发射率，例如波长，视野，黑体的几何形状，以及温度。然而，对于红外测温仪使用者的目的和应用来说，更希望得到一张全面反映发射率在各种各样的物体表面和目标上的相应温度的表。有关发射率更详细的技术说明，请直接与ZyTemp联系。

红外分析器件

红外光源/稳态光源/脉冲光源	传感器/探测器/光电二极管	氧气传感器/顺磁氧传感器
直流稳态红外光源Steady IR Source 电可调制脉冲红外光源Plus IR Source 高频可调制中红外发光二极管Mid-IR LED	热释电探测器Pyroelectric Detector 热电堆探测器Thermopile Detector 硫化铅探测器PbS Detector 硒化铅探测器PbSe Dectector 中红外光电二极管Mid-IR Photodiodes DLATGS探测器光谱仪用DLATGS Detector	电化学氧气传感器KE-25 电化学氧气传感器KE-25F3 顺磁氧气传感器模块PAROX1200
红外气体分析模块	红外热电堆阵列/红外热成像模块	滤光片
红外二氧化碳气体分析模块M300系列二氧化碳培养箱专用红外二氧化碳传感器M400	德国海曼（HEIMANN）热电堆阵列	滤光片