如何才能测量高速移动或温度骤变物体的热量?传统的测温工具,比如热电偶或点温仪,无法提供能完全显示高速热应用特征所需的分辨率或速度。这些工具在用于对移动中物体进行测温时并不实用,至少来说,并不能完整提供物体的热属性信息。
相比之下,红外热像仪可以测量整个场景中的温度,捕捉每一像素的热数据。红外热像仪能够实现快速、准确、非接触式的温度测量。通过为相关应用选择正确的热像仪类型,你便能够收集到可靠的高速测温数据,生成定格的热图像,并给出具有说服力的研究数据。
点测温与区域测温
测量一个区域内的温度,而非逐个点、逐个点的进行测温,可以帮助研究人员和工程师对其正在测试的系统做出更好的知情决策。
由于热电偶和热敏电阻都需要通过接触才能进行测温,因此它们只能一次提供一个位置的温度数据。而且,小的测试目标一次只能安装少数热电偶。贴在其上,实际上热电偶会散热,而可能改变温度读数。
传统热电偶的热图像
非接触式的测温可能采用点温仪(也称为红外测温仪),但如同热电偶一样,点温仪只能测量单点的温度。
红外热像仪能对绝对零度以上物体发出的热辐射生成热图像。通过提供每一个像素的温度测量值,研究人员可以以非接触的方式对某一场景进行观察和测温。由于红外热像仪提供的数据比热电偶或点温仪要多,而且可以追踪随时间推移所发生的温度变化,所以它们非常适合用于研究和工程设计项目。
制冷型与非制冷型红外探测器
红外探测器大体可分为两类:一类是热探测器,另一类是量子探测器。
热探测器,比如微测辐射热计,会对射入的辐射能产生反应,加热像素,通过电阻的变化来反映出温度的变化。此类红外热像仪不需要制冷,且成本比量子探测器红外热像仪低。
制冷型量子探测器采用锑化铟(InSb)、铟镓砷(InGaAs)或应变超晶格制成。这类探测器为光电探测器,即光子撞击像素点,转化为可存储于积分电容器的电子。像素采用的电子快门,通过断开或短路积分电容器来控制快门。
量子探测器在本质上比微测辐射热计的速度要快,主要原因是微测辐射热计必须要改变温度。
与改变像素温度相反的是,量子探测器是将能量加到半导体中的电子里,提至高于进入导电带的探测器能量带隙,根据探测器的不同设计,可以测量为探测器电压或电流的变化。这一变化可能发生得非常快。
锑化铟(InSb)探测器热像仪,比如FLIR X6900sc,在测量-20 ˚C至350 ˚C之间的物体温度时,其典型的积分时间可能低至0.48μs。如此短的“快照速度”可以定格画面,准确测量非常快的瞬时变化。