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技術(shù)文章
如何正確選擇紅外線測(cè)溫儀
點(diǎn)擊次數(shù):1618 發(fā)布時(shí)間:2015-12-28
隨著技術(shù)和不斷發(fā)展,紅外線測(cè)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,。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,。在選擇測(cè)溫儀型號(hào)時(shí)應(yīng)首先確定測(cè)量要求,如被測(cè)目標(biāo)溫度,,被測(cè)目標(biāo)大小,,測(cè)量距離,被測(cè)目標(biāo)材料,,目標(biāo)所處環(huán)境,,響應(yīng)速度,測(cè)量精度,,用便攜式還是在線式等等,;在現(xiàn)有各種型號(hào)的測(cè)溫儀對(duì)比中,選出能夠滿足上述要求的儀器型號(hào),;在諸多能夠滿足上述要求的型號(hào)中選擇出在性能,、功能和價(jià)格方面的*搭配。
紅外線測(cè)溫儀確定測(cè)溫范圍
確定測(cè)溫范圍:測(cè)溫范圍是測(cè)溫儀zui重要的一個(gè)性能指標(biāo),。有些測(cè)溫儀產(chǎn)品量程可達(dá)到為-50℃- +3000℃,,但這不能由一種型號(hào)的紅外線測(cè)溫儀來(lái)完成。每種型號(hào)的測(cè)溫儀都有自己特定的測(cè)溫范圍。因此,,用戶的被測(cè)溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確,、周全,既不要過(guò)窄,,也不要過(guò)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(guò)由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,,因此,,測(cè)溫時(shí)應(yīng)盡量選用短波較好。一般來(lái)說(shuō),,測(cè)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(cè)溫范圍過(guò)寬,,會(huì)降低測(cè)溫精度。例如,,如果被測(cè)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3iLR3,3i2M,,3i1M,。如果測(cè)量精度是主要的,選用2M或1M型號(hào)的,,因?yàn)槿绻x用3iLR型,,其測(cè)溫范圍很寬,則高溫測(cè)量性能便差一些,;如果用戶除測(cè)量1000℃的目標(biāo)外,,還要照顧低溫目標(biāo),那只好選擇3iLR3,。
紅外線測(cè)溫儀確定目標(biāo)尺寸
紅外線測(cè)溫儀根據(jù)原理可分為單色測(cè)溫儀和雙色測(cè)溫儀(輻射比色測(cè)溫儀),。對(duì)于單色測(cè)溫儀,在進(jìn)行測(cè)溫時(shí),,被測(cè)目標(biāo)面積應(yīng)充滿測(cè)溫儀視場(chǎng),。建議被測(cè)目標(biāo)尺寸超過(guò)視場(chǎng)大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場(chǎng),,背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入測(cè)溫儀的視聲符支干擾測(cè)溫讀數(shù),造成誤差。相反,,如果目標(biāo)大于測(cè)溫儀的視場(chǎng),,測(cè)溫儀就不會(huì)受到測(cè)量區(qū)域外面的背景影響。對(duì)于比色測(cè)溫儀,,不充滿視場(chǎng),,測(cè)量通路上存在煙霧、塵埃,、阻擋,,對(duì)輻射能量有衰減時(shí),都不對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生重大影響,。對(duì)于細(xì)小而又處于運(yùn)動(dòng)或震動(dòng)之中的目標(biāo),,比色測(cè)溫儀是*選擇。這是由于光線直徑小,,有柔性,,可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量,。
對(duì)于某些測(cè)溫儀,,其溫度是由兩個(gè)獨(dú)立的波長(zhǎng)帶內(nèi)輻射能量的比值來(lái)確定的。因此當(dāng)被測(cè)目標(biāo)很小,,沒(méi)有充滿現(xiàn)場(chǎng),,測(cè)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(cè)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(cè)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(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng),,或可能部分移出視場(chǎng)的目標(biāo),在此條件下,,使用雙色測(cè)溫儀是*選擇,。如果測(cè)溫儀和目標(biāo)之間不可能直接瞄準(zhǔn),測(cè)量通道彎曲,、狹小,、受阻等情況下,雙色光纖測(cè)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(cè)量難以接近,、條件惡劣或靠近電磁場(chǎng)的目標(biāo)。
紅外線測(cè)溫儀確定距離系數(shù)(光學(xué)分辨率)
距離系數(shù)由D:S之比確定,,即測(cè)溫儀探頭到目標(biāo)之間的距離D與被測(cè)目標(biāo)直徑之比,。如果測(cè)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(cè)量小的目標(biāo),,就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測(cè)溫儀,。光學(xué)分辨率越高,即增大D:S比值,,測(cè)溫儀的成本也越高,。Raytek紅外線測(cè)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(cè)溫儀遠(yuǎn)離目標(biāo),,而目標(biāo)又小,,就應(yīng)選擇高距離系數(shù)的測(cè)溫儀。對(duì)于固定焦距的測(cè)溫儀,,在光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)處為光斑zui小位置,,近于和遠(yuǎn)于焦點(diǎn)位置光斑都會(huì)增大。存在兩個(gè)距離系數(shù),。因此,,為了能在接近和遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的距離上準(zhǔn)確測(cè)溫,被測(cè)目標(biāo)尺寸應(yīng)大于焦點(diǎn)處光斑尺寸,,變焦測(cè)溫儀有一個(gè)zui小焦點(diǎn)位置,,可根據(jù)到目標(biāo)的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。增大D:S,,接收的能量就減少,,如不增大接收口徑,距離系數(shù)D:S很難做大,,這就要增加儀器成本,。
紅外線測(cè)溫儀確定波長(zhǎng)范圍
目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測(cè)溫儀的光譜相應(yīng)波長(zhǎng)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(cè)量金屬材料的*波長(zhǎng)是近紅外,可選用0.8~1.0μm,。其他溫區(qū)可選用1.6μm,2.2μm和3.9μm,。由于有些材料在一定波長(zhǎng)上是透明的,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(zhǎng),。如測(cè)量玻璃內(nèi)部溫度選用1.0μm,,2.2μm和3.9μm(被測(cè)玻璃要很厚,否則會(huì)透過(guò))波長(zhǎng),;測(cè)玻璃表面溫度選用5.0μm,;測(cè)低溫區(qū)選用8~14μm為宜,。如測(cè)量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm,,聚酯類選用4.3μm或7.9μm,厚度超過(guò)0.4mm的選用8-14μm,。如測(cè)火焰中的CO用窄帶4.64μm,,測(cè)火焰中的NO2用4.47μm。
紅外線測(cè)溫儀確定響應(yīng)時(shí)間
響應(yīng)時(shí)間表示紅外線測(cè)溫儀對(duì)被測(cè)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(cè)器、信號(hào)處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān),。有些紅外線測(cè)溫儀響應(yīng)時(shí)間可達(dá)1ms,,比接觸式測(cè)溫方法快得多。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度很快或測(cè)量快速加熱的目標(biāo)時(shí),,要選用快速響應(yīng)紅外線測(cè)溫儀,,否則達(dá)不到足夠的信號(hào)響應(yīng),會(huì)降低測(cè)量精度,。然而,,并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外線測(cè)溫儀。對(duì)于靜止的或目標(biāo)熱過(guò)程存在熱慣性時(shí),,測(cè)溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了,。因此,紅外線測(cè)溫儀響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測(cè)目標(biāo)的情況相適應(yīng),。確定響應(yīng)時(shí)間,,主要根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和目標(biāo)的溫度變化速度。對(duì)于靜止的目標(biāo)或目標(biāo)參在熱慣性,,或現(xiàn)有控制設(shè)備的速度受到限制,,測(cè)溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。
紅外線測(cè)溫儀信號(hào)處理功能
鑒于離散過(guò)程(如零件生產(chǎn))和連續(xù)過(guò)程不同,,所以要求紅外線測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)溫儀響應(yīng)時(shí)間稍長(zhǎng)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(cè)量之中,。
紅外線測(cè)溫儀環(huán)境條件考慮
測(cè)溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測(cè)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(cè)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(cè)溫儀,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)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(chǎng)、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(cè)量能量信信號(hào)時(shí),,光纖雙色測(cè)溫儀是*選擇,。比色測(cè)溫儀是*選擇。在噪聲,、電磁場(chǎng),、震動(dòng)和難以接近的環(huán)境條件下,或其他惡劣條件時(shí),,宜選擇光線比色測(cè)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(cè)溫儀通過(guò)窗口進(jìn)行觀測(cè),。材料必須有足夠的強(qiáng)度并能通過(guò)所用測(cè)溫儀的工作波長(zhǎng)范圍,。還要確定操作工是否也需要通過(guò)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(cè)量應(yīng)用中,通常用Ge或Si材料作為窗口,,不透可見(jiàn)光,,人眼不能通過(guò)窗口觀察目標(biāo),。如操作員需要通過(guò)窗口目標(biāo),應(yīng)采用既透紅外輻射又透過(guò)可見(jiàn)光的光學(xué)材料,,如應(yīng)采用既透紅外輻射又透過(guò)可見(jiàn)光的光學(xué)材料,,如ZnSe或BaF2等作為窗口材料。
當(dāng)測(cè)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線測(cè)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(cè)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(cè)溫頭和顯示器分開(kāi)的系統(tǒng),,以便于安裝和配置??蛇x擇與現(xiàn)行控制設(shè)備相匹配的信號(hào)輸出形式。
紅外線測(cè)溫儀紅外輻射測(cè)溫儀的標(biāo)定
紅外線測(cè)溫儀必須經(jīng)過(guò)標(biāo)定才能使它正確地顯示出被測(cè)目標(biāo)的溫度,。一般的紅外測(cè)溫的校準(zhǔn)周期是一年,,建議選用腔形,發(fā)射率達(dá)到0.995的黑體爐,,才能準(zhǔn)確的校準(zhǔn)紅外線測(cè)溫儀,。如果所用的測(cè)溫儀在使用中出現(xiàn)測(cè)溫超差,則需退回廠家或維修中心重新標(biāo)定,。