紅外技術(shù)基本理論

紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由德國(guó)科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射,他將太陽光用三棱鏡分解開，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。因此得到結(jié)論：太陽光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線，這就是紅外線。

太陽光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見光線，波長(zhǎng)為0.75～1000μm。

紅外線可分為三部分.

近紅外線:波長(zhǎng)為(0.75-1)～(2.5-3)μm之間；

中紅外線:波長(zhǎng)為(2.5-3)～(25-40)μm之間；

遠(yuǎn)紅外線: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

任何物體向周圍發(fā)射電磁波的同時(shí)，也吸收周圍物體發(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，則稱該物體為黑體（簡(jiǎn)稱黑體）。

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，k_B為波爾茲曼常數(shù)。

可見：

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)不同溫度的曲線不相交。因而溫度能確定單色輻射出射度的光譜分布和輻射出射度（即曲線下的面積）。

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)無關(guān)。

3遠(yuǎn)紅外線的發(fā)現(xiàn)：

    遠(yuǎn)紅外線的發(fā)現(xiàn) 公元1800年德國(guó)科學(xué)家"霍胥爾"發(fā)現(xiàn)太陽光中的紅外線外側(cè)所圍繞著一種用肉眼無法看見的光源，波長(zhǎng)介於5.6-1000UM的「遠(yuǎn)紅外線」，經(jīng)過這種光源照射時(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，在紅外線內(nèi)，對(duì)人體有幫助4-14微米的遠(yuǎn)紅外線，能滲透人體內(nèi)部15CM，從內(nèi)部發(fā)熱，從體內(nèi)作用促進(jìn)微血管的擴(kuò)張，使血液循環(huán)順暢，達(dá)到新陳代謝的目的，進(jìn)而增加身體的免疫力及*。 但是根據(jù)黑體輻射理論，一般的材料要產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅外線，并不容易，通常必須藉助特殊物質(zhì)作能量的轉(zhuǎn)換，將它所吸收的熱量經(jīng)由內(nèi)部分子的振動(dòng)再發(fā)放較長(zhǎng)波長(zhǎng)的遠(yuǎn)紅外線出來。（南京希達(dá)電子專業(yè)生產(chǎn)遠(yuǎn)紅外線加熱管）

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?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*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，而輻射長(zhǎng)波紅外線。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)熱材料的紅外線輻射器。