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紅外溫度�(jì)
閱讀�862�(shí)間:2022-05-28 13:57:09

    在自然界�,一切溫度高于絕�(duì)零度的物體都在不停地向周圍空間發(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(zhǎng)的分� -- 與它的表面溫度有著十分密切的�(guān)�。因此,通過�(duì)物體自身輻射的紅外能量的�(cè)�,便能準(zhǔn)確地�(cè)定它的表面溫度,這就是紅外輻射測(cè)溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)�

紅外線的�(fā)�(xiàn)

    紅外光也叫紅外線,它是一位英�(guó)科學(xué)家發(fā)�(xiàn)��1800年,赫胥爾在研究太陽光時(shí),讓光通過棱鏡分解為彩色光帶,他用溫度�(jì)去測(cè)量光帶中不同顏色所含的熱量。試�(yàn)�,他偶然�(fā)�(xiàn)一�(gè)奇怪的�(xiàn)象: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。經(jīng)過反�(fù)試驗(yàn),這�(gè)所謂熱量多的高溫區(qū),總是位于光帶邊緣處紅光的外�。于是他宣布太陽�(fā)出的輻射中除可見光線�,還有一種人眼看不見的“熱線�,這種人的肉眼看不見的“熱線”位于紅色光外側(cè),叫做紅外線�(不過,要說明的是,事�(shí)上太陽發(fā)出的能量以波�(zhǎng)580nm的綠光強(qiáng)�)  紅外線是一種電磁波,具有與無線電波及可見光一樣的本質(zhì)。紅外線的波�(zhǎng)�0.76�100μm之間,位于無線電波與可見光之�。任何物體,只要它的溫度比零�273度高,就無一例外地發(fā)射出紅外��

紅外�(cè)溫儀的原�

    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�。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長(zhǎng)的分� —� 與它的表面溫度有著十分密切的�(guān)系。因�,通過�(duì)物體自身輻射的紅外能量的�(cè)量,便能�(zhǔn)確地�(cè)定它的表面溫�,這就是紅外輻射測(cè)溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)?! ?/p>

    紅外�(cè)溫儀由光�(xué)系統(tǒng)、光電探�(cè)�、信�(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。光�(xué)系統(tǒng)匯聚其視�(chǎng)�(nèi)的目�(biāo)紅外輻射能量,視�(chǎng)的大小由�(cè)溫儀的光�(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)�?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)�(jīng)過放大器和信�(hào)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(cè)目標(biāo)的溫度值。除此之�,還�(yīng)考慮目標(biāo)和測(cè)溫儀所在的�(huán)境條�,如溫度、氣�、污染和干擾等因素對(duì)性能指標(biāo)的影響及修正方法。黑體輻射定律  黑體是一種理想化的輻射體,它吸收所有波�(zhǎng)的輻射能�,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�(zhǎng)表示的黑體光譜輻射度,這是一切紅外輻射理論的出發(fā)�(diǎn),故稱黑體輻射定�?! ?/p>

    物體�(fā)射率�(duì)輻射�(cè)溫的影響:自然界中存在的�(shí)際物�,幾乎都不是黑體。所有實(shí)際物體的輻射量除依賴于輻射波�(zhǎng)及物體的溫度之外,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�,為使黑體輻射定律適用于所有實(shí)際物體,必須引入一�(gè)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�(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程�,其值在零和小于1的數(shù)值之間。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�?! ?nbsp;   

    影響�(fā)射率的主要因素:材料種類、表面粗糙度、理化結(jié)�(gòu)和材料厚度等?! ?/p>

    �(dāng)用紅外輻射測(cè)溫儀�(cè)量目�(biāo)的溫度時(shí)首先要測(cè)量出目標(biāo)在其波段范圍�(nèi)的紅外輻射量,然后由�(cè)溫儀�(jì)算出被測(cè)目標(biāo)的溫�。單色測(cè)溫儀與波段內(nèi)的輻射量成比�;雙色測(cè)溫儀與兩�(gè)波段的輻射量之比成比��

選擇紅外�(cè)溫儀

    可分為三�(gè)方面�

    性能指標(biāo)方面,如溫度范�、光斑尺寸、工作波�(zhǎng)、測(cè)量精�、響�(yīng)�(shí)間等;�(huán)境和工作條件方面,如環(huán)境溫�、窗口、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�(jià)格等,也對(duì)�(cè)溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。隨著技�(shù)和不斷發(fā)�,紅外�(cè)溫儀佳設(shè)�(jì)和新�(jìn)展為用戶提供了各種功能和多用途的儀�,�(kuò)大了選擇余地�

    1確定�(cè)溫范�:

    �(cè)溫范圍是�(cè)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�(hào)的紅外測(cè)溫儀來完�。每種型�(hào)的測(cè)溫儀都有自己特定的測(cè)溫范圍。因�,用戶的被�(cè)溫度范圍一定要考慮�(zhǔn)確、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,�(cè)溫時(shí)�(yīng)盡量選用短波較好。一般來�,測(cè)溫范圍越�,監(jiān)控溫度的輸出信號(hào)分辨率越�,精度可靠性容易解決。測(cè)溫范圍過�,會(huì)降低�(cè)溫精度。例�,如果被�(cè)目標(biāo)溫度�1000�,首先確定在線式還是便攜�,如果是便攜式。滿足這一溫度的型�(hào)很多,如Ti315,Ti213��

    2確定目標(biāo)尺寸�

    紅外�(cè)溫儀根據(jù)原理可分為單色測(cè)溫儀和雙色測(cè)溫儀(輻射比色�(cè)溫儀)。對(duì)于單色測(cè)溫儀,在�(jìn)行測(cè)溫時(shí),被測(cè)目標(biāo)面積�(yīng)充滿�(cè)溫儀視場(chǎng)。建議被�(cè)目標(biāo)尺寸視場(chǎng)大小�50%為好。如果目�(biāo)尺寸小于視場(chǎng),背景輻射能量就會(huì)�(jìn)入測(cè)溫儀的視聲符支干擾測(cè)溫讀�(shù),造成誤差。相�,如果目標(biāo)大于�(cè)溫儀的視�(chǎng),�(cè)溫儀就不�(huì)受到�(cè)量區(qū)域外面的背景影響�

    �(duì)于雙色測(cè)溫儀,其溫度是由兩�(gè)�(dú)立的波長(zhǎng)帶內(nèi)輻射能量的比值來確定�。因此當(dāng)被測(cè)目標(biāo)很小,沒有充滿�(xiàn)�(chǎng),�(cè)量通路上存在煙�、塵�、阻擋對(duì)輻射能量有衰減時(shí),都不�(huì)�(duì)�(cè)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(cè)溫精�。對(duì)于目�(biāo)�(xì)�,又處于運(yùn)�(dòng)或振�(dòng)之中的目�(biāo);有時(shí)在視�(chǎng)�(nèi)�(yùn)�(dòng),或可能部分移出視�(chǎng)的目�(biāo),在此條件�,使用雙色�(cè)溫儀是佳選擇。如果測(cè)溫儀和目�(biāo)之間不可能直接瞄�(zhǔn),�(cè)量通道彎曲、狹�、受阻等情況�,雙色光纖�(cè)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�(cè)量難以接�、條件惡劣或靠近電磁�(chǎng)的目�(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(cè)溫儀到目�(biāo)之間的距離D與測(cè)量光斑直徑S之比。例如國(guó)�(chǎn)的手持式紅外�(cè)溫儀Ti213,距離系�(shù)�80�1,如果距目標(biāo)80厘米�(yuǎn),那么測(cè)量范圍的直徑�1厘米。如果測(cè)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(cè)量小的目�(biāo),就應(yīng)選擇高光�(xué)分辨率的�(cè)溫儀。光�(xué)分辨率越�,即增大D:S比�,�(cè)溫儀的成本也越高�

    4確定波長(zhǎng)范圍�

    目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測(cè)溫儀的光譜響�(yīng)或波�(zhǎng)。對(duì)于高反射率合金材�,有低的或變化的發(fā)射率。在高溫區(qū),�(cè)量金屬材料的佳波�(zhǎng)是近紅外,可選�0.18-1.0μm波長(zhǎng)。其他溫區(qū)可選�1.6μm�2.2μm�3.9μm波長(zhǎng)。由于有些材料在一定波�(zhǎng)是透明�,紅外能量�(huì)穿透這些材料,�(duì)這種材料�(yīng)選擇特殊的波�(zhǎng)。如�(cè)量玻璃內(nèi)部溫度選�10μm�2.2μm�3.9μm(被測(cè)玻璃要很�,否則�(huì)透過)波長(zhǎng);�(cè)量玻璃內(nèi)部溫度選�5.0μm波長(zhǎng);�(cè)低區(qū)區(qū)選用8-14μm波長(zhǎng)為宜;再如�(cè)量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長(zhǎng),聚醋類選�4.3μm�7.9μm波長(zhǎng)。厚�0.4mm選用8-14μm波長(zhǎng);又如�(cè)火焰中的C02用窄�4.24-4.3μm波長(zhǎng),�(cè)火焰中的C0用窄�4.64μm波長(zhǎng),�(cè)量火焰中的N02�4.47μm波長(zhǎng)�

    5確定響應(yīng)�(shí)�:

    響應(yīng)�(shí)間表示紅外測(cè)溫儀�(duì)被測(cè)溫度變化的反�(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(cè)�、信�(hào)處理電路及顯示系�(tǒng)的時(shí)間常�(shù)有關(guān)。新型紅外測(cè)溫儀響應(yīng)�(shí)間可�(dá)1ms。這要比接觸式�(cè)溫方�,快得�。如果目�(biāo)的運(yùn)�(dòng)速度很快或測(cè)量快速加熱的目標(biāo)�(shí),要選用快速響�(yīng)紅外�(cè)溫儀,否則�(dá)不到足夠的信�(hào)響應(yīng),�(huì)降低�(cè)量精�。然�,并不是所有應(yīng)用都要求快速響�(yīng)的紅外測(cè)溫儀。對(duì)于靜止的或目�(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí),�(cè)溫儀的響�(yīng)�(shí)間就可以放寬要求了。因�,紅外�(cè)溫儀響應(yīng)�(shí)間的選擇要和被測(cè)目標(biāo)的情況相適應(yīng)�

    6信號(hào)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(cè)溫儀具有多信�(hào)處理功能(如峰值保�、谷值保�、平均值)可供選用,如�(cè)溫傳送帶上的瓶子�(shí),就要用峰值保�,其溫度的輸出信�(hào)傳送至控制器內(nèi)。否則測(cè)溫儀讀出瓶子之間的較低的溫度�。若用峰值保�,設(shè)置測(cè)溫儀響應(yīng)�(shí)間稍�(zhǎng)于瓶子之間的�(shí)間間隔,這樣至少有一�(gè)瓶子總是處于�(cè)量之��

    7�(huán)境條件考慮�

    溫儀所處的�(huán)境條件對(duì)�(cè)量結(jié)果有很大影響,應(yīng)予考慮并適�(dāng)解決,否則會(huì)影響�(cè)溫精度甚至引起損�。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)�(cè)溫儀,實(shí)�(xiàn)�(zhǔn)確測(cè)�。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(chǎng)、震�(dòng)或難以接近環(huán)境條件下,或其他惡劣條件�,煙�、灰塵或其他顆粒降低�(cè)量能量信信號(hào)�(shí),光纖雙色測(cè)溫儀是佳選擇。在噪聲、電磁場(chǎng)、震�(dòng)和難以接近的�(huán)境條件下,或其他惡劣條件�(shí),宜選擇光纖比色�(cè)溫儀�

    在密封的或危�(xiǎn)的材料應(yīng)用中(如容器或真空箱�,測(cè)溫儀通過窗口�(jìn)行觀�(cè)。材料必須有足夠的強(qiáng)度并能通過所用測(cè)溫儀的工作波�(zhǎng)范圍。還要確定操作工是否也需要通過窗口�(jìn)行觀察,因此要選擇合適的安裝位置和窗口材�,避免相互影響。在低溫�(cè)量應(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)�(cè)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(cè)溫儀,從而在一定濃度的易燃?xì)怏w�(huán)境中�(jìn)行安全測(cè)量和�(jiān)�?! ?/p>

    在環(huán)境條件惡劣復(fù)雜的情況下,可以選擇�(cè)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�(hào)輸出形式�


紅外�(cè)溫儀的標(biāo)�

    紅外�(cè)溫儀必須�(jīng)過標(biāo)定才能使它正確地顯示出被�(cè)目標(biāo)的溫�。如果所用的�(cè)溫儀在使用中出現(xiàn)�(cè)溫超�,則需退回廠家或維修中心重新�(biāo)��

紅外�(cè)溫儀的應(yīng)�

    紅外�(cè)溫技�(shù)在生�(chǎn)過程中,在產(chǎn)量控制和�(jiān)�(cè),設(shè)備在線故障診斷和安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面�(fā)揮了著重要作�。近20年來,非接觸紅外�(cè)溫儀在技�(shù)上得到迅速發(fā)�,性能不斷完善,功能不斷增�(qiáng),品種不斷增多,適用范圍也不斷擴(kuò)�,市�(chǎng)占有率逐年增長(zhǎng)。國(guó)�(chǎn)的主要有INFR(紅外�(shí)代),光盛等,�(jìn)口的有雷泰,歐普士等,國(guó)�(chǎn)的優(yōu)�(shì)在與性價(jià)比高,相�(duì)�(jìn)口的�(jià)格低,售后方便快�。比起接觸式�(cè)溫方�,紅外測(cè)溫有著響�(yīng)�(shí)間快、非接觸、使用安全及使用壽命�(zhǎng)等優(yōu)�(diǎn)。非接觸紅外�(cè)溫儀包括便攜�、在線式和掃描式三大系列,并備有各種選件和計(jì)算機(jī)軟件,每一系列中又有各種型�(hào)及規(guī)�。在不同�(guī)格的各種型號(hào)�(cè)溫儀�,正確選擇紅外測(cè)溫儀型號(hào)�(duì)用戶來說是十分重要的�

    非接觸紅外測(cè)溫儀和傳�(tǒng)的接觸類�(cè)溫儀有何不同.

    非接觸紅外測(cè)溫儀  接觸類測(cè)溫儀

    1.非接觸測(cè)溫對(duì)物體無影�

    1.接觸測(cè)溫對(duì)被測(cè)物溫度場(chǎng)有影�

    2.檢測(cè)物體表面溫度

    2.不適合�(cè)瞬態(tài)溫度

    3.反應(yīng)速度�,可測(cè)�(yùn)�(dòng)中的物體和瞬�(tài)�

    � 3.不便于�(cè)�(yùn)�(dòng)中的物體

    4.�(cè)量范圍寬

    4.測(cè)量范圍不�?qū)挘液牟?/p>

    5.�(cè)量精度高,分辨率小

    5.不適合�(cè)量有�、高壓等危險(xiǎn)�(chǎng)�

    6.可對(duì)小面積測(cè)溫使�

    7.可同�(shí)�(duì)�(diǎn),�,面測(cè)�

    8.可測(cè)溫度,也可�(cè)相對(duì)溫度


紅外溫度�(jì)

    紅外溫度�(jì)又名紅外�(cè)溫儀�

紅外�(cè)溫儀主要技�(shù)參數(shù)

    紅外�(cè)溫儀的主要參�(shù)有距離系�(shù),測(cè)溫范�,測(cè)量精�,響�(yīng)波長(zhǎng),瞄�(zhǔn)方式�。如下圖:

型號(hào)

TI213

�(cè)量范�

-25� --1200�

�(cè)量精�

讀�(shù)值的±1%或�1�

重復(fù)精度

±0.5%或�0.5�

距離系數(shù)

80:1

顯示分辨�

1℃或1�

顯示方式

4位LCD

功能

最大�/最小�/平均�/溫差�, 顯示保持,欠壓指示,

上下限報(bào)�

�(fā)射率

0.1-1.00

響應(yīng)�(shí)�

小于200ms/

瞄準(zhǔn)方式

同軸激光瞄�(zhǔn)

工作波段

8-14μm

�(huán)境等�(jí)

Ip65

�(huán)境溫�

-10�-- +60�

相對(duì)濕度

10% RH -90%RH 不冷�

電源

9V電池

儀器體�

185×170×50

儀器重�

500g


紅外�(cè)溫儀使用�(shí)�(yīng)注意哪些問題

    為了�(cè)溫,將儀器對(duì)�(zhǔn)要測(cè)的物�,按觸發(fā)器在儀器的LCD上讀出溫度數(shù)�(jù),保證安排好距離和光斑尺寸之�,和視場(chǎng)�

    紅外�(cè)溫儀使用�(shí)�(yīng)注意的問�:

    1、只�(cè)量表面溫�,紅外測(cè)溫儀不能�(cè)�?jī)?nèi)部溫度�

    2、不能透過玻璃�(jìn)行測(cè)溫,玻璃有很特殊的反射和透過特�,不允許精確紅外溫度讀�(shù)。但可通過紅外窗口�(cè)溫。紅外測(cè)溫儀最�

    不用于光亮的或拋光的金屬表面的測(cè)�(不銹�、鋁�)�

    3、定位熱�(diǎn),要�(fā)�(xiàn)熱點(diǎn),儀器瞄�(zhǔn)目標(biāo),然后在目標(biāo)上作上下掃描�(yùn)�(dòng),直至確定熱點(diǎn)�

    4、注意環(huán)境條�:蒸汽、塵�、煙霧等。它阻擋儀器的光學(xué)系統(tǒng)而影響精確測(cè)��

    5、環(huán)境溫�,如果測(cè)溫儀突然暴露在環(huán)境溫差為20℃或更高的情況下,允許儀器在20分鐘�(nèi)�(diào)節(jié)到新的環(huán)境溫��


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