红外测试漫谈

2024-03-13 17:10

在过去几年，测体温曾经是出门三件事之首，因手持式测温枪——红外测温枪的广泛应用，“红外测试”才走进普罗大众的视野。

红外测温枪的使用者通过设备上的瞄准器，将红外光斑对准目标物体的表面，此时测温枪内配备的红外探测器会感测目标表面发射的红外辐射，并将其转换为电信号。接收到的电信号经过设备内部的微处理器的处理，转换成温度读数，并在显示屏上显示。

简易红外测温枪原理示意图

虽然原理不同，但源头都来源于“红外光”。那什么是红外光呢？

红外光是一种电磁辐射，其波长介于可见光和微波之间，约在0.7微米到1000微米之间，跨越了3个数量级，我们的眼睛无法感知到。

而可见光的波长范围通常在0.38微米到0.750微米之间。这个范围的光波长对人类的视觉系统是可见的，因此称为可见光谱。

电磁波谱图.png

由于红外光的波长范围更广、在大气中的透过性较好以及一些物体在红外光谱中呈现的吸收特征的独特性，红外光谱分析技术被广泛应用于多个领域，其中包括以下几个方面：

l 化学和材料科学：红外测试在化学和材料科学领域中是一种常见的分析方法。它可用于分析物质的结构、组分和功能基团，因此被广泛应用于化学品的鉴定、药物的研发与制造、材料的质量控制等方面。

l 食品和农业：红外测试在食品和农业领域中也有着重要的应用。通过红外光谱技术可以对食品中的成分、营养物质以及污染物进行分析，从而保障食品的安全性和质量。在农业领域，红外测试也可以用于土壤分析、作物品质检测等方面。

l 药物开发和医疗诊断：在药物开发过程中，红外测试可以用于药物成分的分析和鉴定，帮助药厂确保产品的质量和稳定性。在医疗诊断方面，红外光谱技术也被应用于医学影像学、生物分子结构研究等领域。

l 环境监测：红外测试可以用于环境监测和污染物检测。通过红外光谱技术可以对大气中的气体成分进行监测，检测空气中的有害物质，以及监测工业废水中的有机物和重金属等污染物。

l 安全和防卫：红外测试技术在安全和防卫领域有着重要的应用。例如，红外成像技术可以用于夜视设备、监控系统、火灾探测等方面，帮助保障人员和设备的安全。

除测量原理不同外，测温是属于被动红外测试。我司开发的红外测试仪，是属于主动红外测试。

主动红外：
主动红外传感器通过发射红外辐射来探测目标物体，然后检测返回的红外信号来识别物体的存在、距离和其他属性。这种技术常用于红外遥控器、红外测距仪等设备中。
主动红外传感器通常由红外发射器和接收器组成。发射器发射特定波长的红外光，当光线遇到物体时会被反射或吸收，接收器则检测反射或吸收后的信号，根据信号的强度和时间来确定物体的性质和位置。
主动红外技术的优点包括可以在各种环境条件下工作，对目标的探测距离较远，响应速度快等特点。
被动红外：
被动红外传感器则是基于接收目标物体自身辐射的红外信号来进行探测和识别。被动红外传感器通常用于人体检测、动物监测、温度检测等领域。
被动红外传感器利用目标物体本身所产生的红外辐射，通过检测这种辐射的变化来判断目标物体的存在、位置或其他特征。这种技术常用于安防系统、自动照明系统等场合。
被动红外技术的优点包括无需额外的能量源，对目标物体无干扰，适用于需要低功耗和长时间监测的场合。

更加准确地说，我司的红外测试仪是“基于吸收光谱的滤光片式主动近红外成分测试传感器”

近红外的吸收光谱大多数是氢原子和其他原子结合的分子键产生的，这些吸收波长选择性的是唯一的。

宇宙中最常见的元素通常是根据宇宙中的丰度进行排名。根据目前的天文观测和理论模型，以下是宇宙中最常见的前20种元素，按照它们在宇宙中的丰度顺序排列：

氢（Hydrogen）

氦（Helium）

氧（Oxygen）

碳（Carbon）

氮（Nitrogen）

可见OH，CH， NH是最多的组合，因此和这些分子相关的材料，大多数都可以通过红外测试在线非接触快速测试其成分含量。

典型的应用有OH相关的水分测试，CH相关的高分子材料，涂层和塑料薄膜厚度测试。通过滤光片投射到被测试材料表面，对比反射的能量变化，从而测试出和该分子相关的成分含量。所以我们的红外测试仪测试的是物体表面的测量,优点是适合例如涂布等表面处理，缺点是不能穿透。

基于滤光片的近红外测试在一些特定的应用场景下具有一定的优点：

1. 成本较低: 相比一些高端的光谱仪器，基于滤光片的近红外测试仪器通常成本较低，更适合于预算有限的实验室或应用场景。