紅外技術(shù)基本理論
紅外線(xiàn)是太陽(yáng)光線(xiàn)中眾多不可見(jiàn)光線(xiàn)中的一種,由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn),又稱(chēng)為紅外熱輻射,他將太陽(yáng)光用三棱鏡分解開(kāi),在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì),試圖測(cè)量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫更快。因此得到結(jié)論:太陽(yáng)光譜中,紅光的外側(cè)必定存在看不見(jiàn)的光線(xiàn),這就是紅外線(xiàn)。
太陽(yáng)光譜上紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光線(xiàn),波長(zhǎng)為0.75~1000μm。
紅外線(xiàn)可分為三部分.
近紅外線(xiàn):波長(zhǎng)為(0.75-1)~(2.5-3)μm之間;
中紅外線(xiàn):波長(zhǎng)為(2.5-3)~(25-40)μm之間;
遠(yuǎn)紅外線(xiàn):波長(zhǎng)為(25-40)~l000μm 之間。
一、熱輻射基本定律
任何0 K以上溫度的物體都會(huì)發(fā)射各種波長(zhǎng)的電磁波,這種由于物體中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱(chēng)為熱輻射。熱輻射具有連續(xù)的輻射譜,波長(zhǎng)自遠(yuǎn)紅外區(qū)到紫外區(qū),并且輻射能按波長(zhǎng)的分布主要決定于物體的溫度。
1. 單色吸收比和單色反射比
任何物體向周?chē)l(fā)射電磁波的同時(shí),也吸收周?chē)矬w發(fā)射的輻射能。當(dāng)輻射從外界入射到不透明的物體表面上時(shí),一部分能量被吸收,另一部分能量從表面反射(如果物體是透明的,則還有一部分能量透射)。
吸收比。被物體吸收的能量與入射的能量之比稱(chēng)為該物體的吸收比。在波長(zhǎng)l到l+dl范圍內(nèi)的吸收比稱(chēng)為單色吸收比,用表示。
反射比。反射的能量與入射的能量之比稱(chēng)為該物體的反射比。在波長(zhǎng)l到l+dl范圍內(nèi)相應(yīng)的反射比稱(chēng)為單色反射比,用表示。對(duì)于不透明的物體,單色吸收比和單色反射比之和等于1,即
若物體在任何溫度下,對(duì)任何波長(zhǎng)的輻射能的吸收比都等于1,即,則稱(chēng)該物體為絕對(duì)黑體(簡(jiǎn)稱(chēng)黑體)。
2. 基爾霍夫輻射定律
在同樣的溫度下,各種不同物體對(duì)相同波長(zhǎng)的單色輻射出射度與單色吸收比之比值都相等,并等于該溫度下黑體對(duì)同一波長(zhǎng)的單色輻射出射度。即
式中為黑體的單色輻射出射度。
3. 普朗克公式
黑體處于溫度T時(shí),在波長(zhǎng)l 處的單色輻射出射度由普朗克公式給出
式中h為普朗克常數(shù),c為真空中的光速,kB為波爾茲曼常數(shù)。
可見(jiàn):
⑴對(duì)應(yīng)任一溫度,單色輻射出射度隨波長(zhǎng)連續(xù)變化,且只有一個(gè)峰值,對(duì)應(yīng)不同溫度的曲線(xiàn)不相交。因而溫度能唯一確定單色輻射出射度的光譜分布和輻射出射度(即曲線(xiàn)下的面積)。
⑵單色輻射出射度和輻射出射度均隨溫度的升高而增大。
⑶單色輻射出射度的峰值隨溫度的升高向短波方向移動(dòng)。
4.維恩位移定律
單色輻射出射度最大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)
5.斯忒藩-玻爾茲曼定律
其中為斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù)。
斯忒藩-玻爾茲曼定律表明黑體的輻射出射度只與黑體的溫度有關(guān),而與黑體的其他性質(zhì)無(wú)關(guān)。
3遠(yuǎn)紅外線(xiàn)的發(fā)現(xiàn):
遠(yuǎn)紅外線(xiàn)的發(fā)現(xiàn) 公元1800年德國(guó)科學(xué)家"霍胥爾"發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光中的紅外線(xiàn)外側(cè)所圍繞著一種用肉眼無(wú)法看見(jiàn)的光源,波長(zhǎng)介於5.6-1000UM的「遠(yuǎn)紅外線(xiàn)」,經(jīng)過(guò)這種光源照射時(shí),會(huì)對(duì)有機(jī)體產(chǎn)生放射、穿透、吸收、共振的效果。美國(guó)太空總署(NASA)研究報(bào)告指出,在紅外線(xiàn)內(nèi),對(duì)人體有幫助4-14微米的遠(yuǎn)紅外線(xiàn),能滲透人體內(nèi)部
紅外輻射加熱管產(chǎn)品簡(jiǎn)介:
以耐高溫稀有金屬或非金屬制成的紅外輻射發(fā)熱體,經(jīng)特殊工藝?yán)@制后封閉在特種透明高純石英玻殼內(nèi),再經(jīng)抽真空并充以惰性混合氣體制成。這種加熱管在通電后產(chǎn)生的一定波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)輻射能量,具有高強(qiáng)度、高熱效、高穿透性、低能耗的顯著特點(diǎn)。它完全克服了普通乳白玻璃紅外加熱管不抽真空、熱慣性大、溫度控制精度低、熱效率低、壽命短的固有缺陷。利用這種加熱管制成加熱器、熱風(fēng)器、烘箱、烘道等加熱設(shè)備能大大地提高工作效率,縮短加熱周期,節(jié)約加熱能源,降低生產(chǎn)成本,因而得到了廣泛的應(yīng)用。并且,利用紅外輻射加熱技術(shù)不論是對(duì)被加熱工件還是對(duì)環(huán)境都沒(méi)有污染。因此,高紅外輻射加熱管是一種真正意義上的“綠色產(chǎn)品”。
4遠(yuǎn)紅外輻射器的形狀:
0按形狀分為單管、欒管、歐米茄型、U型、圓形、梨型、螺旋型等等。按顏色可分為有色(分好幾種)和透明,按功能可分鎢絲加熱絲、鎳鉻合金絲發(fā)熱絲、碳纖維發(fā)熱絲[1] 等等,可制造紅寶石套管有效的濾掉了短波紅外線(xiàn),而輻射長(zhǎng)波紅外線(xiàn)。還可以分為鍍金反射層和鍍白反射層,以增加其輻射能力,使其更加高效節(jié)能。目前廣泛使用的還是以鎢絲和碳纖維為主體發(fā)熱材料的紅外線(xiàn)輻射器。