在線紅外熱像儀將物體在電磁波譜的紅外波段（1-1000 lm）中發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)換為可見圖像。它是表面溫度測繪中一項正在發(fā)展且有用的技術(shù)，在許多應(yīng)用領(lǐng)域中都具有巨大的機(jī)會，包括但不限于醫(yī)學(xué)，農(nóng)業(yè)，環(huán)境，維護(hù)，無損評估，熱流體動力學(xué)，軍事，汽車和制藥。在線紅外熱像儀的最新進(jìn)展允許獲得具有高熱和空間分辨率的熱圖像。在大多數(shù)在線紅外熱像儀應(yīng)用中，主要目標(biāo)不是絕對測量溫度，而是熱輻射的定性時間和空間分布。之前研究了紅外熱成像技術(shù)在流體力學(xué)和傳熱測量中的基本原理和技術(shù)。盡管其廣泛用于表面流可視化中，但大部分并未揭示其在多相流場（如液體噴霧）的可視化中的應(yīng)用。

研究者致力于開發(fā)一種基于在線紅外熱像儀的可視化和表征技術(shù)，該技術(shù)使用紅外熱成像來表征和可視化液體噴霧的整個流場。采用均勻加熱的黑體背景作為熱輻射源的發(fā)射器和紅外探測器的接收器。提供一個二維圖像，其中在強度標(biāo)度上與每個像素關(guān)聯(lián)的值說明了源發(fā)出的紅外能量的數(shù)量，該源在通過噴霧時會衰減。對于給定的流體，此衰減是液滴大小，噴涂密度和被噴涂材料的復(fù)折射率的函數(shù)。因此，由于發(fā)射器強度的衰減，紅外檢測器接收到衰減的信號，以記錄該衰減圖像以提供噴霧的衰減圖像。之后，對該圖像進(jìn)行后處理，以研究噴霧內(nèi)的液滴傳輸。它通過兩個噴霧霧化器展示了其技術(shù)：高速旋轉(zhuǎn)鐘形霧化器和大體積低壓（HVLP）空氣輔助霧化器。

圖為高速旋轉(zhuǎn)鐘形霧化器的紅外熱成像可視化顯示，液體流量為400cc/min。

在線紅外熱像儀方法與高速攝影相似，在高速攝影中，背光用于照明，其中光源和成像設(shè)備位于要成像的對象的相對側(cè)，同時彼此面對。相較于照相方法，紅外熱成像方法的主要優(yōu)勢是由于噴霧使紅外波長的衰減小于可見波長。這是因為具有相同尺寸分布的散射和吸收介質(zhì)（如液體噴霧）中的電磁波的衰減將隨著電磁光譜中波長的增加而減小。這一優(yōu)點使紅外熱成像方法能夠揭示出噴霧流場非常密集部分中的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，否則高速攝影無法看到這些結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，新型的在線紅外熱像儀液體噴霧可視化和表征技術(shù)已得到開發(fā)和實施。該技術(shù)基于背景發(fā)出的紅外能量在到達(dá)檢測器之前先行通過噴霧。

參考文獻(xiàn)

Nelson K. Akafuah, Abraham J. Salazar, Kozo Saito. Infrared thermography-based visualization of droplet transport in liquid sprays. Infrared Physics & Technology.