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便攜式紅外測溫儀
閱讀�1705時間�2022-05-12 14:40:30

    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理·顯示輸出等部分組成�

    光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場內(nèi)的目�(biāo)紅外輻射能量,紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)�?yōu)橄鄳?yīng)的電信號,該信號再經(jīng)換算�(zhuǎn)�?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度��


概述

    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,紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)�?yōu)橄鄳?yīng)的電信號,該信號再經(jīng)換算�(zhuǎn)�?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度��


性能特點

    紅外技�(shù)

    及其原理的無異議的理解為其的測溫。當(dāng)由紅外測溫儀測溫�,被測物體發(fā)射出的紅外能量,通過紅外測溫儀的光�(xué)系統(tǒng)在探測器上轉(zhuǎn)換為電信�,該信號的溫度讀�(shù)顯示出來,有幾個決定測溫的重要因素,重要的因素是發(fā)射率、視�、到光斑的距離和光斑的位置。發(fā)射率,所有物體會反射、透過和發(fā)射能�,只有發(fā)射的能量能指示物體的溫度。當(dāng)紅外測溫儀測量表面溫度�,儀器能接收到所有這三種能�。因�,所有紅外測溫儀必須�(diào)節(jié)為只讀出發(fā)射的能量。測量誤差通常由其它光源反射的紅外能量引起的。有些紅外測溫儀可改變發(fā)射率,多種材料的�(fā)射率值可從出版的�(fā)射率表中找到。其它儀器為固定的予置為0.95的發(fā)射率。該�(fā)射率值是對于多數(shù)有機材料、油漆或氧化表面的表面溫度,就要用一種膠帶或平光黑漆涂于被測表面加以補償。使膠帶或漆�(dá)到與基底材料相同溫度時,測量膠帶或漆表面的溫�,即為其真實溫度。距離與光斑之比,紅外測溫儀的光�(xué)系統(tǒng)從圓形測量光斑收集能量并聚焦在探測器�,光�(xué)分辨率定義為紅外測溫儀到物體的距離與被測光斑尺寸之比(D:S�。比值越�,紅外測溫儀的分辨率越好,且被測光斑尺寸也就越小。激光瞄�(zhǔn),只有用以幫助瞄�(zhǔn)在測量點�。紅外光�(xué)的新改�(jìn)是增加了近焦特�,可對小目�(biāo)區(qū)域提供測�,還可防止背景溫度的影響。視�,確保目�(biāo)大于紅外測溫儀測量時的光斑尺寸,目�(biāo)越小,就�(yīng)離它越近。當(dāng)精度特別重要�,要確保目標(biāo)至少2倍于光斑尺寸�


紅外測溫儀工作原理

    了解紅外測溫儀的工作原�、技�(shù)指標(biāo)、環(huán)境工作條件及操作和維修等是用戶正確地選擇和使用紅外測溫儀的基�(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)匯集其視場內(nèi)的目�(biāo)紅外輻射能量,視場的大小由測溫儀的光�(xué)零件以及位置決定。紅外能量聚焦在光電探測儀上并�(zhuǎn)�?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。該信號�(jīng)過放大器和信號處理電路按照儀器內(nèi)部的算法和目�(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�,如溫度、氣�、污染和干擾等因素對性能指標(biāo)的影響及修正方法�   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�。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布——與它的表面溫度有著十分密切的關(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)?�?  黑體輻射定律:黑體是一種理想化的輻射體,它吸收所有波長的輻射能量,沒有能量的反射和透過,其表面的發(fā)射率�1。應(yīng)該指�,自然界中并不存在真正的黑體,但是為了弄清和獲得紅外輻射分布�(guī)�,在理論研究中必須選擇合適的模型,這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模�,從而導(dǎo)出了普朗克黑體輻射的定律,即以波長表示的黑體光譜輻射�,這是一切紅外輻射理論的出發(fā)�,故稱黑體輻射定律�   物體�(fā)射率對輻射測溫的影響:自然界中存在的實際物體,幾乎都不是黑體。所有實際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之�,還與構(gòu)成物體的材料種類、制備方�、熱過程以及表面狀�(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此,為使黑體輻射定律適用于所有實際物�,必須引入一個與材料性質(zhì)及表面狀�(tài)有關(guān)的比例系�(shù),即�(fā)射率。該系數(shù)表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度,其值在零和小于1的數(shù)值之�。根�(jù)輻射定律,只要知道了材料的發(fā)射率,就知道了任何物體的紅外輻射特性�   影響�(fā)射率的主要因紗在:材料種�、表面粗糙度、理化結(jié)�(gòu)和材料厚度等�   �(dāng)用紅外輻射測溫儀測量目標(biāo)的溫度時首先要測量出目標(biāo)在其波段范圍�(nèi)的紅外輻射量,然后由測溫儀計算出被測目�(biāo)的溫�。單色測溫儀與波段內(nèi)的輻射量成比�;雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例�   紅外系統(tǒng):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路,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��

    紅外測溫儀性能

    紅外測溫儀是通過接收目標(biāo)物體�(fā)�、反射和傳導(dǎo)的能量來測量其表面溫�。測溫儀�(nèi)的探測元件將采集的能量信息輸送到微處理器中�(jìn)行處�,然后轉(zhuǎn)換成溫度讀�(shù)顯示。在帶激光瞄�(zhǔn)器的型號�,激光瞄�(zhǔn)器只做瞄�(zhǔn)使用。其性能說明如表1。北京紅外時代研�(fā)� PT、TI系列便攜式測溫儀 測溫范圍 -20�--400℃ 顯示分辯率 0.1�(<199.1℃時 )   精度 23 ℃時±1% 工作�(huán)境溫度范圍 0--50 �   重復(fù)性 23 ℃時±1% 相對濕度 30 ℃時 10�95%   響應(yīng)時間 500ms 電源 9V   響應(yīng)光譜 7 -18micron 尺寸 137 × 41 × 196mm   大值顯示 Have 重量 270g   �(fā)射率 0.95Preset    �1紅外測溫儀性能 為了獲得的溫度讀�(shù),測溫儀與測試目�(biāo)之間的距離必須在合適的范圍之�(nèi),所謂“光點尺寸”(spot size)就是測溫儀測量點的面積。您距離目標(biāo)越遠(yuǎn),光點尺寸就越大。距離與光點尺寸的比率,或稱D:S�   測量距離與光點尺�   在定測量距離�,應(yīng)確保目標(biāo)直徑等于或大于受測的光點尺寸�4.紅外測溫儀正確選擇   選擇紅外測溫儀可分�3個方面:  ?�?)性能指標(biāo)方面,如溫度范圍、光斑尺寸、工作波�、測量精�、窗�、顯示和輸出、響�(yīng)時間、保�(hù)附件��   �2)環(huán)境和工作條件方面,如�(huán)境溫度、窗�、顯示和輸出、保�(hù)附件��  ?�?)其他選擇方面,如使用方�、維修和校準(zhǔn)性能以及價格�,也對測溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響�   隨著技�(shù)和不斷發(fā)�,紅外測溫儀佳設(shè)計和新�(jìn)展為用戶提供了各種功能和多用途的儀�,擴大了選擇余地。其他選擇方�,如使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價格�。在選擇測溫儀型號時應(yīng)首先確定測量要求,如被測目標(biāo)溫度,被測目�(biāo)大小,測量距離,被測目標(biāo)材料,目�(biāo)所處環(huán)�,響�(yīng)速度,測量精�,用便攜式還是在線式等等;在�(xiàn)有各種型號的測溫儀對比�,選出能夠滿足上述要求的儀器型�;在諸多能夠滿足上述要求的型號中選擇出在性能、功能和價格方面的佳搭配�

    確定測溫范圍

    確定測溫范圍:測溫范圍是測溫儀重要的一個性能指標(biāo)。如紅外時代�(chǎn)品覆蓋范圍為-40�-+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圍。因�,用戶的被測溫度范圍一定要考慮�(zhǔn)確、周�,既不要過窄,也不要過寬。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發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,因�,測溫時�(yīng)盡量選用短波較好。一般來�,測溫范圍越窄,�(jiān)控溫度的輸出信號分辨率越�,精度可靠性容易解�。測溫范圍過�,會降低測溫精度。例如,如果被測目標(biāo)溫度�1000攝氏�,首先確定在線式還是便攜�,如果是便攜�。滿足這一溫度的型號很�,如TI213或TI315�

    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,被測目�(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。相反,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。對于比色測溫儀,其溫度是由兩個獨立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定�。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小,不充滿視場,測量通路上存在煙�、塵�、阻�,對輻射能量有衰減時,都不對測量�(jié)果產(chǎn)生重大影�。對于細(xì)小而又處于運動或震動之中的目標(biāo),比色測溫儀是佳選擇。這是由于光線直徑�,有柔性,可以在彎�、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量�   對于紅外時代雙色測溫儀,其溫度是由兩個獨立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定�。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小,沒有充滿現(xiàn)�,測量通路上存在煙�、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時,都不會對測量結(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)小,又處于運動或振動之中的目�(biāo);有時在視場�(nèi)運動,或可能部分移出視場的目�(biāo),在此條件下,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�、受阻等情況下,雙色光纖測溫儀是佳選擇。這是由于其直徑小,有柔�,可以在彎曲、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�、條件惡劣或靠近電磁場的目標(biāo)�

    確定距離系數(shù)(光�(xué)分辨率)

    距離系數(shù)由D:S之比確定,即測溫儀探頭到目�(biāo)之間的距離D與被測目�(biāo)直徑之比。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�(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。Raytek紅外測溫儀D:S的范圍從2�1(低距離系數(shù))到高于300�1(高距離系數(shù)�。如果測溫儀�(yuǎn)離目�(biāo),而目�(biāo)又小,就�(yīng)選擇高距離系�(shù)的測溫儀。對于固定焦距的測溫儀,在光學(xué)系統(tǒng)焦點處為光斑小位�,近于和�(yuǎn)于焦點位置光斑都會增大。存在兩個距離系�(shù)。因此,為了能在接近和遠(yuǎn)離焦點的距離上準(zhǔn)確測�,被測目�(biāo)尺寸�(yīng)大于焦點處光斑尺�,變焦測溫儀有一個小焦點位置,可根據(jù)到目�(biāo)的距離�(jìn)行調(diào)節(jié)。增大D:S,接收的能量就減�,如不增大接收口�,距離系�(shù)D:S很難做大,這就要增加儀器成��   4.4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相�(yīng)波長對于高反射率合金材料,有低的或變化的�(fā)射率。在高溫區(qū),測量金屬材料的佳波長是近紅外,可選�0.8�1.0μm。其他溫區(qū)可選�1.6μm,2.2μm�3.9μm。由于有些材料在一定波長上是透明的,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�1.0μm�2.2μm�3.9μm(被測玻璃要很厚,否則會透過)波�;測玻璃表面溫度選用5.0μm;測低溫區(qū)選用8�14μm為宜。如測量聚乙烯塑料薄膜選�3.43μm,聚酯類選用4.3μm�7.9μm,厚�0.4mm的選�8-14μm。如測火焰中的CO用窄�4.64μm,測火焰中的NO2�4.47μm�

    確定響應(yīng)時間

    響應(yīng)時間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應(yīng)速度,定義為到達(dá)后讀�(shù)�95%能量所需要時間,它與光電探測�、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時間常�(shù)有關(guān)。紅外時代新型紅外測溫儀響應(yīng)時間可達(dá)1ms。這要比接觸式測溫方法快得多。如果目�(biāo)的運動速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)�,要選用快速響�(yīng)紅外測溫儀,否則達(dá)不到足夠的信號響�(yīng),會降低測量精度。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,測溫儀的響�(yīng)時間就可以放寬要求了。因�,紅外測溫儀響應(yīng)時間的選擇要和被測目�(biāo)的情況相適應(yīng)。確定響�(yīng)時間,主要根�(jù)目標(biāo)的運動速度和目�(biāo)的溫度變化速度。對于靜止的目標(biāo)或目�(biāo)參在熱慣�,或�(xiàn)有控制設(shè)備的速度受到限制,測溫儀的響�(yīng)時間就可以放寬要求了�

    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�、谷值保持、平均值)可供選用,如測溫傳送帶上的瓶子�,就要用峰值保持,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值。若用峰值保�,設(shè)置測溫儀響應(yīng)時間稍長于瓶子之間的時間間隔,這樣至少有一個瓶子總是處于測量之中�

    �(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�。這些附件可有效地解決�(huán)境影響并保護(hù)測溫儀,實�(xiàn)�(zhǔn)確測�。在確定附件�,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�、灰塵或其他顆粒降低測量能量信信號時,光纖雙色測溫儀是佳選擇。比色測溫儀是佳選擇。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�,宜選擇光線比色測溫儀�   

    在密封的或危險的材料�(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度并能通過所用測溫儀的工作波長范�。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,避免相互影響。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等作為窗口材料�   

    �(dāng)測溫儀工作�(huán)境中存在易燃?xì)怏w�,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)雜的情況下,可以選擇測溫頭和顯示器分開的系統(tǒng),以便于安裝和配�。可選擇與現(xiàn)行控制設(shè)備相匹配的信號輸出形��

    紅外測溫儀的標(biāo)�

    紅外測溫儀必須�(jīng)過標(biāo)定才能使它正確地顯示出被測目�(biāo)的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現(xiàn)測溫超差,則需退回廠家或維修中心重新用黑鐵爐�(biāo)定�

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