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紅外測溫儀的選擇
閱讀：673 發(fā)布時(shí)間：2017-6-26
可分為三個(gè)方面：
性能指標(biāo)方面,如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長,、測量精度、響應(yīng)時(shí)間等;環(huán)境和工作條件方面,如環(huán)境溫度,、窗口,、顯示和輸出、保護(hù)附件等;其他選擇方面,如使用方便,、維修和校準(zhǔn)性能以及價(jià)格等,也對(duì)測溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響,。隨著技術(shù)和不斷發(fā)展,紅外測溫儀*設(shè)計(jì)和新進(jìn)展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器,擴(kuò)大了選擇余地。
1,、確定測溫范圍:
測溫范圍是測溫儀zui重要的一個(gè)性能指標(biāo),。如INFR(紅外時(shí)代）、Raytek(雷泰)產(chǎn)品覆蓋范圍為-50℃-+3000℃,但這不能由一種型號(hào)的紅外測溫儀來完成,。每種型號(hào)的測溫儀都有自己特定的測溫范圍,。因此,用戶的被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過窄,也不要過寬,。根據(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超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,測溫時(shí)應(yīng)盡量選用短波較好。一般來說,，測溫范圍越窄,，監(jiān)控溫度的輸出信號(hào)分辨率越高，精度可靠性容易解決,。測溫范圍過寬,，會(huì)降低測溫精度。例如,，如果被測目標(biāo)溫度為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(hào)很多,，如Ti315，Ti213等,。
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(duì)于單色測溫儀,在進(jìn)行測溫時(shí),被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿測溫儀視場,。建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好,。如果目標(biāo)尺寸小于視場,背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入測溫儀的視聲符支干擾測溫讀數(shù),造成誤差。相反,如果目標(biāo)大于測溫儀的視場,測溫儀就不會(huì)受到測量區(qū)域外面的背景影響,。
對(duì)于雙色測溫儀,其溫度是由兩個(gè)獨(dú)立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的,。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小,沒有充滿現(xiàn)場,測量通路上存在煙霧,、塵埃、阻擋對(duì)輻射能量有衰減時(shí),都不會(huì)對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生影響,。甚至在能量衰減了95%的情況下,仍能保證要求的測溫精度,。對(duì)于目標(biāo)細(xì)小,又處于運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)之中的目標(biāo);有時(shí)在視場內(nèi)運(yùn)動(dòng),或可能部分移出視場的目標(biāo),在此條件下,使用雙色測溫儀是*選擇。如果測溫儀和目標(biāo)之間不可能直接瞄準(zhǔn),測量通道彎曲,、狹小,、受阻等情況下,雙色光纖測溫儀是*選擇。這是由于其直徑小,有柔性,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近,、條件惡劣或靠近電磁場的目標(biāo)。
3,、確定光學(xué)分辨率
光學(xué)分辨率由D與S之比確定,是測溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比,。例如國產(chǎn)的手持式紅外測溫儀Ti213，距離系數(shù)為80：1,，如果距目標(biāo)80厘米遠(yuǎn),，那么測量范圍的直徑是1厘米。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處,而又要測量小的目標(biāo),就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀,。光學(xué)分辨率越高,即增大D:S比值,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應(yīng)或波長,。對(duì)于高反射率合金材料,有低的或變化的發(fā)射率,。在高溫區(qū),測量金屬材料的*波長是近紅外,可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區(qū)可選用1.6μm,、2.2μm和3.9μm波長,。由于有些材料在一定波長是透明的,紅外能量會(huì)穿透這些材料,對(duì)這種材料應(yīng)選擇特殊的波長。如測量玻璃內(nèi)部溫度選用10μm,、2.2μm和3.9μm(被測玻璃要很厚,否則會(huì)透過)波長;測量玻璃內(nèi)部溫度選用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用3.43μm波長,聚醋類選用4.3μm或7.9μm波長,。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長;又如測火焰中的C02用窄帶4.24-4.3μm波長,測火焰中的C0用窄帶4.64μm波長,測量火焰中的N02用4.47μm波長。
5,、確定響應(yīng)時(shí)間:
響應(yīng)時(shí)間表示紅外測溫儀對(duì)被測溫度變化的反應(yīng)速度,定義為到達(dá)zui后讀數(shù)的95%能量所需要時(shí)間,它與光電探測器,、信號(hào)處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。新型紅外測溫儀響應(yīng)時(shí)間可達(dá)1ms,。這要比接觸式測溫方法,快得多,。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時(shí),要選用快速響應(yīng)紅外測溫儀,否則達(dá)不到足夠的信號(hào)響應(yīng),會(huì)降低測量精度。然而,并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測溫儀,。對(duì)于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí),測溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了,。因此,紅外測溫儀響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測目標(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,，所以要求紅外測溫儀具有多信號(hào)處理功能（如峰值保持,、谷值保持、平均值）可供選用,，如測溫傳送帶上的瓶子時(shí),，就要用峰值保持，其溫度的輸出信號(hào)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,。若用峰值保持，設(shè)置測溫儀響應(yīng)時(shí)間稍長于瓶子之間的時(shí)間間隔,，這樣至少有一個(gè)瓶子總是處于測量之中,。
7、環(huán)境條件考慮：
溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測量結(jié)果有很大影響,，應(yīng)予考慮并適當(dāng)解決,，否則會(huì)影響測溫精度甚至引起損壞。當(dāng)環(huán)境溫度高,，存在灰塵,、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠商提供的保護(hù)套,、水冷卻,、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件,。
這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護(hù)測溫儀,，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。在確定附件時(shí),，應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，以降低安裝成本,。當(dāng)在噪聲,、電磁場、震動(dòng)或難以接近環(huán)境條件下,，或其他惡劣條件下,，煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信信號(hào)時(shí),，光纖雙色測溫儀是*選擇,。在噪聲、電磁場,、震動(dòng)和難以接近的環(huán)境條件下,，或其他惡劣條件時(shí)，宜選擇光纖比色測溫儀,。
在密封的或危險(xiǎn)的材料應(yīng)用中（如容器或真空箱）,，測溫儀通過窗口進(jìn)行觀測,。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進(jìn)行觀察,，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標(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，如應(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,。
當(dāng)測溫儀工作環(huán)境中存在易燃?xì)怏w時(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環(huán)境中進(jìn)行安全測量和監(jiān)視,。
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),，以便于安裝和配置,。可選擇與現(xiàn)行控制設(shè)備相匹配的信號(hào)輸出形式,。