紅外光也叫紅外線,它是一位英國科�(xué)家發(fā)�(xiàn)的�1800�,赫胥爾在研究太陽光�(shí),讓光通過棱鏡分解為彩色光�,他用溫度計(jì)去測量光帶中不同顏色所含的熱量。試�(yàn)中,他偶然發(fā)�(xiàn)一�(gè)奇怪的�(xiàn)�:放在光帶紅光外的一支溫度計(jì),比室內(nèi)其他溫度的指示數(shù)值高�
在自然界�,一切溫度高于零度的物體都在不停地向周圍空間�(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分� —� 與它的表面溫度有著十分密切的�(guān)�。因此,通過對物體自身輻射的紅外能量的測�,便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度,這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)�
紅外測溫儀由光�(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處�、顯示輸出等部分組成。光�(xué)系統(tǒng)匯聚其視場內(nèi)的目�(biāo)紅外輻射能量,視場的大小由測溫儀的光�(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)�?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。該信號�(jīng)過放大器和信號處理電�,并按照儀器內(nèi)療的算法和目�(biāo)�(fā)射率校正后轉(zhuǎn)�?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度�。除此之�,還�(yīng)考慮目標(biāo)和測溫儀所在的�(huán)境條件,如溫�、氣�、污染和干擾等因素對性能指標(biāo)的影響及修正方法�
手持式紅外測溫儀又名便攜式紅外測溫儀,是一種小巧,便于攜帶的紅外測溫儀�
1確定測溫范圍:
測溫范圍是測溫儀重要的一�(gè)性能指標(biāo)。如INFR(紅外�(shí)代)、Raytek(雷泰)�(chǎn)品覆蓋范圍為-50�-+3000�,但這不能由一種型號的紅外測溫儀來完�。每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范�。因�,用戶的被測溫度范圍一定要考慮�(zhǔn)�、周�,既不要過�,也不要過�。根�(jù)黑體輻射定律,在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將由�(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,測溫�(shí)�(yīng)盡量選用短波較好。一般來�,測溫范圍越�,監(jiān)控溫度的輸出信號分辨率越�,精度可靠性容易解決。測溫范圍過�,會降低測溫精度。例�,如果被測目�(biāo)溫度�1000℃,首先確定在線式還是便攜式,如果是便攜式。滿足這一溫度的型號很�,如Ti315,Ti213��
2確定目標(biāo)尺寸�
紅外測溫儀根據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀(輻射比色測溫儀)。對于單色測溫儀,在�(jìn)行測溫時(shí),被測目標(biāo)面積�(yīng)充滿測溫儀視場。建議被測目�(biāo)尺寸視場大小�50%為好。如果目�(biāo)尺寸小于視場,背景輻射能量就會�(jìn)入測溫儀的視聲符支干擾測溫讀�(shù),造成誤差。相�,如果目標(biāo)大于測溫儀的視�,測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。對于雙色測溫儀,其溫度是由兩�(gè)�(dú)立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定�。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小,沒有充滿�(xiàn)�,測量通路上存在煙�、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時(shí),都不會對測量�(jié)果產(chǎn)生影�。甚至在能量衰減�95%的情況下,仍能保證要求的測溫精度。對于目�(biāo)�(xì)�,又處于運(yùn)動或振動之中的目�(biāo);有時(shí)在視場內(nèi)�(yùn)�,或可能部分移出視場的目標(biāo),在此條件�,使用雙色測溫儀是佳選擇。如果測溫儀和目�(biāo)之間不可能直接瞄�(zhǔn),測量通道彎曲、狹�、受阻等情況�,雙色光纖測溫儀是佳選擇。這是由于其直徑小,有柔�,可以在彎�、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量,因此可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標(biāo)�
3確定光學(xué)分辨�
光學(xué)分辨率由D與S之比確定,是測溫儀到目�(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比。例如紅外時(shí)代的手持式紅外測溫儀Ti213,距離系�(shù)�80�1,如果距目標(biāo)80厘米�(yuǎn),那么測量范圍的直徑�1厘米。如果測溫儀由于�(huán)境條件限制必須安裝在�(yuǎn)離目�(biāo)之處,而又要測量小的目�(biāo),就應(yīng)選擇高光�(xué)分辨率的測溫儀。光�(xué)分辨率越�,即增大D:S比�,測溫儀的成本也越高�
4確定波長范圍
目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測溫儀的光譜響�(yīng)或波�。對于高反射率合金材�,有低的或變化的發(fā)射率。在高溫區(qū),測量金屬材料的佳波長是近紅外,可選�0.18-1.0μm波長。其他溫區(qū)可選�1.6μm�2.2μm�3.9μm波長。由于有些材料在一定波長是透明�,紅外能量會穿透這些材料,對這種材料�(yīng)選擇特殊的波�。如測量玻璃�(nèi)部溫度選�10μm�2.2μm�3.9μm(被測玻璃要很�,否則會透過)波長;測量玻璃�(nèi)部溫度選�5.0μm波長;測低區(qū)區(qū)選用8-14μm波長為宜;再如測量聚乙烯塑料薄膜選�3.43μm波長,聚醋類選�4.3μm�7.9μm波長。厚�0.4mm選用8-14μm波長;又如測火焰中的C02用窄�4.24-4.3μm波長,測火焰中的C0用窄�4.64μm波長,測量火焰中的N02�4.47μm波長�
5確定響應(yīng)�(shí)�:
響應(yīng)�(shí)間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應(yīng)速度,定義為到�(dá)后讀�(shù)�95%能量所需要時(shí)�,它與光電探測�、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常�(shù)有關(guān)。新型紅外測溫儀響應(yīng)�(shí)間可�(dá)1ms。這要比接觸式測溫方法,快得多。如果目�(biāo)的運(yùn)動速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)�(shí),要選用快速響�(yīng)紅外測溫儀,否則�(dá)不到足夠的信號響�(yīng),會降低測量精�。然�,并不是所有應(yīng)用都要求快速響�(yīng)的紅外測溫儀。對于靜止的或目�(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí),測溫儀的響�(yīng)�(shí)間就可以放寬要求�。因�,紅外測溫儀響應(yīng)�(shí)間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相��
6信號處理功能�
鑒于離散過程(如零件生產(chǎn))和連續(xù)過程不同,所以要求紅外測溫儀具有多信號處理功能(如峰值保�、谷值保�、平均值)可供選用,如測溫傳送帶上的瓶子�(shí),就要用峰值保�,其溫度的輸出信號傳送至控制器內(nèi)。否則測溫儀讀出瓶子之間的較低的溫度�。若用峰值保�,設(shè)置測溫儀響應(yīng)�(shí)間稍長于瓶子之間的時(shí)間間�,這樣至少有一�(gè)瓶子總是處于測量之中�
7�(huán)境條件考慮�
測溫儀所處的�(huán)境條件對測量�(jié)果有很大影響,應(yīng)予考慮并適�(dāng)解決,否則會影響測溫精度甚至引起損壞。當(dāng)�(huán)境溫度高,存在灰�、煙霧和蒸汽的條件下,可選用廠商提供的保�(hù)�、水冷卻、空氣冷卻系�(tǒng)、空氣吹掃器等附件� 這些附件可有效地解決�(huán)境影響并保護(hù)測溫儀,實(shí)�(xiàn)�(zhǔn)確測�。在確定附件�(shí),應(yīng)盡可能要求標(biāo)�(zhǔn)化服�(wù),以降低安裝成本。當(dāng)在噪�、電磁場、震動或難以接近�(huán)境條件下,或其他惡劣條件�,煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信信號時(shí),光纖雙色測溫儀是佳選擇。在噪聲、電磁場、震動和難以接近的環(huán)境條件下,或其他惡劣條件�(shí),宜選擇光纖比色測溫儀� 在密封的或危�(xiǎn)的材料應(yīng)用中(如容器或真空箱),測溫儀通過窗口�(jìn)行觀�。材料必須有足夠的強(qiáng)度并能通過所用測溫儀的工作波長范圍。還要確定操作工是否也需要通過窗口�(jìn)行觀�,因此要選擇合適的安裝位置和窗口材料,避免相互影�。在低溫測量�(yīng)用中,通常用Ge或Si材料作為窗口,不透可見光,人眼不能通過窗口觀察目�(biāo)。如操作員需要通過窗口目標(biāo),應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學(xué)材料,如�(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學(xué)材料,如ZnSe或BaF2等作為窗口材�� �(dāng)測溫儀工作�(huán)境中存在易燃?xì)怏w�(shí),可選用本征安全型紅外測溫儀,從而在一定濃度的易燃?xì)怏w�(huán)境中�(jìn)行安全測量和�(jiān)�� 在環(huán)境條件惡劣復(fù)雜的情況�,可以選擇測溫頭和顯示器分開的系�(tǒng),以便于安裝和配�??蛇x擇與�(xiàn)行控制設(shè)備相匹配的信號輸出形式�