近红外成像测温原理及应用研究

你是否曾经在煤矿、化工厂或者电厂等工作时需要进行高温物体的测温？传统的接触式温度计可能无法满足你所需。但是，现在有一种基于近红外成像的测温方法，可以很好地解决这个问题。那么，接下来，我们就来详细了解一下这种成像测温的原理。

1、 理论基础

近红外成像测温利用了物体在近红外波段（0.78- 2.5微米）发生的黑体辐射。根据黑体辐射能量与物体表面温度之间的对应关系，使用红外热像仪可以将物体表面的温度分布转换成图像。

在近红外波段中，物体的黑体辐射强度与波长成正比，因此可以通过多个波长的辐射信号，建立黑体辐射和物体表面温度之间的关系，从而实现测量物体表面温度分布的目的。

2、 组成与原理

近红外成像测温系统主要由热像仪、滤波器、火炬灯和信号采集系统组成。

热像仪是近红外成像测温系统的核心部件，它能够测量来自物体的红外光辐射并将其转化成图像。不同的热像仪对红外光辐射的响应波段和响应灵敏度也不同。

滤波器用于在我们使用的类似的滤光片的概念中，仅让我们感兴趣的信号通过，而其他频带的信号被阻断。

火炬灯是一个可调的光源，根据物体的颜色和反射率的不同来使用不同的灯光。

信号采集系统通常由电缆、转换器和计算机等组成。

3、 优点与缺点

与传统的接触式测温和非接触式测温相比，近红外成像测温具有以下优点：

（1）高分辨率：热像仪能够拍摄高清晰度的热像，通过计算机处理可以得到高分辨率和精度的温度分布图像。

（2）无线测量：采用成像测温方法，无需与物体接触，消除了因接触产生的干扰，同时也减少测量操作的难度。

（3）远距离测量：由于该方法是无线测量，因此可以实现在大距离范围内（例如，建筑物外侧）测量物体温度的目的。

同时，近红外成像测温也有一些缺点：

（1）价格较高：使用热像仪需要较高的成本投入。

（2）受环境影响：因为该方法是通过捕捉物体的辐射来测量物体温度的，因此环境光的干扰会对测量结果产生影响。

4、 应用

近红外成像测温在高温物体测量、火灾识别、医学检查、食品冷链运输监控等方面有着广泛的应用。接下来，我们就以高温物体测量为例，较为详细地介绍一下其应用。

近红外成像测温在高温物体测量方面的应用可以从下面两个方面来看：

（1）热处理领域：热处理过程中，需要对材料表面的温度进行实时监控。使用近红外成像测温可以提高监测准确度和作业效率，同时减少对材料的污染和毁坏。

（2）电力行业：电力设备在运行过程中会因摩擦产生高温，如果不及时发现和处理，会引发安全问题。使用近红外成像测温仪可以监控电力设备表面的温度变化，及时发现设备故障并进行维修和替换。

5、 结论

通过近红外成像测温技术，可以通过将物体表面温度转化为图像的方法，较为准确地测量高温物体温度的分布。虽然这种方法具有显著的优点和应用前景，但是它也存在一些缺点，需要在具体应用中进行有效的控制和消除干扰。