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      紅外技術(shù)基本理論

      文章來(lái)源:許昌市紅外技術(shù)研究所有限公司

      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,由德國科學(xué)家霍胥爾1800年發(fā)現,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,試圖測量各種顏色的光的加熱效應。結果發(fā)現,位于紅光外側的那支溫度計升溫更快。因此得到結論:太陽(yáng)光譜中,紅光的外側必定存在看不見(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(cháng)大于可見(jiàn)光線(xiàn),波長(cháng)0.751000μm。

      紅外線(xiàn)可分為三部分.

      近紅外線(xiàn):波長(cháng)為(0.75-1)(2.5-3)μm之間;

      中紅外線(xiàn):波長(cháng)為(2.5-3)(25-40)μm之間;

      遠紅外線(xiàn):波長(cháng)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(cháng)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)射電磁波的現象稱(chēng)為熱輻射。熱輻射具有連續的輻射譜,波長(cháng)自遠紅外區到紫外區,并且輻射能按波長(cháng)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(cháng)ll+dl范圍內的吸收比稱(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(cháng)ll+dl范圍內相應的反射比稱(chēng)為單色反射比,用表示。對于不透明的物體,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,對任何波長(cháng)的輻射能的吸收比都等于1,即,則稱(chēng)該物體為絕對黑體(簡(jiǎn)稱(chēng)黑體)。

      2. 基爾霍夫輻射定律

      在同樣的溫度下,各種不同物體對相同波長(cháng)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同一波長(cháng)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(cháng)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,c為真空中的光速,kB為波爾茲曼常數。

      可見(jiàn):

      ⑴對應任一溫度,單色輻射出射度隨波長(cháng)連續變化,且只有一個(gè)峰值,對應不同溫度的曲線(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應的波長(cháng)


                 

      5.斯忒藩-玻爾茲曼定律

                                        

      其中為斯忒藩-玻爾茲曼常數。

      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遠紅外線(xiàn)的發(fā)現:

      遠紅外線(xiàn)的發(fā)現 公元1800年德國科學(xué)家"霍胥爾"發(fā)現太陽(yáng)光中的紅外線(xiàn)外側所圍繞著(zhù)一種用肉眼無(wú)法看見(jiàn)的光源,波長(cháng)介於5.6-1000UM的「遠紅外線(xiàn)」,經(jīng)過(guò)這種光源照射時(shí),會(huì )對有機體產(chǎn)生放射、穿透、吸收、共振的效果。美國太空總署(NASA)研究報告指出,在紅外線(xiàn)內,對人體有幫助4-14微米的遠紅外線(xiàn),能滲透人體內部15CM,從內部發(fā)熱,從體內作用促進(jìn)微血管的擴張,使血液循環(huán)順暢,達到新陳代謝的目的,進(jìn)而增加身體的免疫力及治愈率。 但是根據黑體輻射理論,一般的材料要產(chǎn)生足夠強度的遠紅外線(xiàn),并不容易,通常必須藉助特殊物質(zhì)作能量的轉換,將它所吸收的熱量經(jīng)由內部分子的振動(dòng)再發(fā)放較長(cháng)波長(cháng)的遠紅外線(xiàn)出來(lái)。(南京希達電子專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)遠紅外線(xiàn)加熱管)

      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)特殊工藝繞制后封閉在特種透明高純石英玻殼內,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(cháng)的紅外線(xiàn)輻射能量,具有高強度、高熱效、高穿透性、低能耗的顯著(zhù)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、烘道等加熱設備能大大地提高工作效率,縮短加熱周期,節約加熱能源,降低生產(chǎn)成本,因而得到了廣泛的應用。并且,利用紅外輻射加熱技術(shù)不論是對被加熱工件還是對環(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(cháng)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。


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