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(jiàn)圖像。它是表面溫度測(cè)繪中一項(xiàng)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(huì)，包括但不限于醫(yī)學(xué)，農(nóng)業(yè)，環(huán)境，維護(hù)，無(wú)損評(píng)估，熱流體動(dòng)力學(xué)，軍事，汽車(chē)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(duì)測(cè)量溫度，而是熱輻射的定性時(shí)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(cè)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(chǎng)（如液體噴霧）的可視化中的應(yīng)用。

研究者致力于開(kāi)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(lái)表征和可視化液體噴霧的整個(gè)流場(chǎng)。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(cè)器的接收器。提供一個(gè)二維圖像，其中在強(qiáng)度標(biāo)度上與每個(gè)像素關(guān)聯(lián)的值說(shuō)明了源發(fā)出的紅外能量的數(shù)量，該源在通過(guò)噴霧時(shí)會(huì)衰減。對(duì)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(qiáng)度的衰減，紅外檢測(cè)器接收到衰減的信號(hào)，以記錄該衰減圖像以提供噴霧的衰減圖像。之后，對(duì)該圖像進(jìn)行后處理，以研究噴霧內(nèi)的液滴傳輸。它通過(guò)兩個(gè)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(duì)象的相對(duì)側(cè)，同時(shí)彼此面對(duì)。相較于照相方法，紅外熱成像方法的主要優(yōu)勢(shì)是由于噴霧使紅外波長(zhǎng)的衰減小于可見(jiàn)波長(zhǎng)。這是因?yàn)榫哂邢嗤叽绶植嫉纳⑸浜臀战橘|(zhì)（如液體噴霧）中的電磁波的衰減將隨著電磁光譜中波長(zhǎng)的增加而減小。這一優(yōu)點(diǎn)使紅外熱成像方法能夠揭示出噴霧流場(chǎng)非常密集部分中的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，否則高速攝影無(wú)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(kāi)發(fā)和實(shí)施。該技術(shù)基于背景發(fā)出的紅外能量在到達(dá)檢測(cè)器之前先行通過(guò)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.