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會，包括但不限于醫(yī)學(xué)，農(nóng)業(yè)，環(huán)境，維護，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檢測器之前先行通過噴霧。

參考文獻

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