紅外線測溫儀的基礎理論

更新時間：2024-06-24

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基礎理論

1672年，人們發現太陽光（白光）是由各種顏色的光復合而成，同時，牛頓做出了單色光在性質上比白色光更簡單的著名結論。使用分光棱鏡就把太陽光（白光）分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等各色單色光。1800年，英國物理學家F. W. 赫胥爾從熱的觀點來研究各種色光時，發現了紅外線。他在研究各種色光的熱量時，有意地把暗室的窗戶用暗板堵住，并在板上開了一個矩形孔，孔內裝一個分光棱鏡。當太陽光通過棱鏡時，便被分解為彩色光帶，并用溫度計去測量光帶中不同顏色所含的熱量。為了與環境溫度進行比較，赫胥爾用在彩色光帶附近放幾支作為比較用的溫度計來測定周圍環境溫度。試驗中，他偶然發現一個奇怪的現象：放在光帶紅光外的一支溫度計，比室內其他溫度的批示數值高。經過反復試驗，這個所謂熱量最多的高溫區，總是位于光帶最邊緣處紅光的外面。于是他宣布太陽發出的輻射中除可見光線外，還有一種人眼看不見的“熱線"，這種看不見的“熱線"位于紅色光外側，叫做紅外線。紅外線是一種電磁波，具有與無線電波及可見光一樣的本質，紅外線的發現是人類對自然認識的一次飛躍，對研究、利用和發展紅外技術領域開辟了一條全新的廣闊道路。

紅外線的波長在0.76～100μm之間，按波長的范圍可分為近紅外、中紅外、遠紅外、極遠紅外四類，它在電磁波連續頻譜中的位置是處于無線電波與可見光之間的區域。紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規環境下都會產生自身的分子和原子無規則的運動，并不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運動愈劇烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。

溫度在絕對零度以上的物體，都會因自身的分子運動而輻射出紅外線。通過紅外探測器將物體輻射的功率信號轉換成電信號后，成像裝置的輸出信號就可以一一對應地模擬掃描物體表面溫度的空間分布，經電子系統處理，傳至顯示屏上，得到與物體表面熱分布相應的熱像圖。運用這一方法，便能實現對目標進行遠距離熱狀態圖像成像和測溫并進行分析判斷。