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紅外測溫儀相關知識

紅外測溫儀測溫依據

任何物體只要它的溫度高于絕對零度(-273℃),就有熱輻射向外部發射,物體溫度不同,其輻射出的能量也不同,且輻射波的波長也不同,但總是包含著紅外輻射在內,千攝氏度以下的物體,其熱輻射中最強的電磁波是紅外波,所以對物體自身紅外輻射的測量,便能準確測定它的表面溫度,這就是紅外測溫儀測溫依據的客觀基礎。紅外測溫儀可捕捉從所有物體輻射出的紅外能量。紅外輻射是電磁頻譜的一部分,電磁頻譜中包括無線電波、微波、可見光、紫外線、伽瑪射線和X光。紅外線介于頻譜可見光和無線電波之間。紅外線波長通常以微米表示,紅外頻譜范圍從0.7至1000微米。實踐中,紅外溫度測量使用的波段范圍為0.7至14微米。

為什么要選擇紅外測溫儀

紅外測溫儀允許用戶在不能使用傳統傳感器的應用中測量溫度,就具體而言,即在處理移動物體(例如滾筒,移動機械或傳送帶)的情況下,或由于污染或危險原因(例如高壓)而需要進行非接觸式測量時,距離太大,或者對于熱電偶或其他接觸傳感器,要測量的溫度過高。

紅外測溫儀工作原理

紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量,紅外能量聚集在光電探測器上并轉變為相應的電信號,該信號再經換算轉為被測目標的溫度值。

非接觸式溫度測量的優勢

非接觸紅外線測溫儀采用紅外技術可快速方便地測量物體的表面溫度。不需要機械的接觸被測物體而快速測得溫度讀數。只需瞄準,按動觸發器,在LCD顯示屏上讀出溫度數據。紅外測溫儀重量輕、體積小、使用方便,并能可靠地測量熱的、危險的或難以接觸的物體,而不會污染或損壞被測物體。紅外測溫儀/紅外線測溫儀每秒可測若干個讀數,而接觸測溫儀每秒測量就需要若干分鐘的時間。

選擇紅外測溫儀時,需要考慮應用領域?

任何紅外高溫計的關鍵考慮因素包括視場(目標尺寸和距離),被測表面類型(發射率考慮因素),光譜響應(大氣效應或通過表面傳輸),溫度范圍和安裝(手持便攜式或固定式安裝)。 其他考慮因素包括響應時間、環境、安裝限制、查看端口或窗口應用程序以及所需的信號處理等。

紅外測溫儀測溫注意事項

1、只測量表面溫度,紅外測溫儀/紅外線測溫儀不能測量內部溫度。
2、大部分的紅外傳感器不能透過玻璃進行測溫,玻璃有很特殊的反射和透過特性,不允許精確紅外溫度讀數。但可通過紅外窗口測溫。紅外測溫儀/紅外線測溫儀最好不用于光亮的或拋光的金屬表面的測溫(不銹鋼、鋁等)。隨著技術的進步,雙色和高端傳感器型號可有效穿透玻璃等透明物體測溫,例如韓國GasDNA的雙色100系列和IR80等。
3、定位熱點,要發現熱點,儀器瞄準目標,然后在目標上作上下掃描運動,直至確定熱點。
4、注意環境條件:蒸汽、塵土、煙霧等。它阻擋儀器的光學系統而影響精確測溫。
5、環境溫度,如果測溫儀突然暴露在環境溫差為20度或更高的情況下,允許儀器在20分鐘內調節到新的環境溫度。

光學分辨率(視場)的重要性?

視場是儀器操作的視角,由裝置的光學系統決定。為了獲得準確的溫度讀數,被測目標應該完全填滿儀器的視場。由于紅外設備確定視場內所有表面的平均溫度,如果背景溫度不同于物體溫度,則可能發生測量誤差。GASDNA紅外測溫儀都具有專利激光,通過投射雙激光或圓圈來體現儀器的視場。

什么是發射率,它與紅外溫度測量有什么關系?

發射率定義為在給定溫度下物體輻射的能量與在相同溫度下由完美輻射體或黑體發射的能量的比率,黑體的發射率是1.0,所有發射率值都在0.0到1.0之間。 對于不同的材料,大多數紅外測溫儀都能夠補償不同的發射率值。通常,物體的發射率越高,使用紅外線就越容易獲得準確的溫度測量。具有極低發射率(低于0.2)的物體可能是應用困難。一些拋光的,有光澤的金屬表面,例如鋁,在紅外線中有反射,以至于很難始終進行精確的溫度測量。

確定發射率的方法

有五種方法可以確定材料的發射率,以確保準確的溫度測量:
1、使用精確的傳感器將材料樣品加熱到已知溫度,并使用IR儀器測量溫度。然后調整發射率值以強制指示器顯示正確的溫度。
2、對于相對較低的溫度(高達500°F),可以測量一片發射率為0.95的遮蔽膠帶。然后調整發射率值以強制指示器顯示材料的正確溫度。
3、對于高溫測量,可以在物體上鉆一個孔(深度至少是直徑的6倍);該孔充當發射率為1.0的黑體。測量孔中的溫度,然后調整發射率以強制指示器顯示材料的正確溫度。
4、如果可以涂覆材料或其一部分,則暗黑色涂料的發射率約為1.0。測量涂料的溫度,然后調整發射率以強制指示器顯示正確的溫度。
5、大多數材料的標準化發射率值均可用,可以將這些輸入到儀器中以估算材料的發射率值。

雙色紅外測溫儀

雙色紅外測溫儀是紅外測溫儀的一種。即測量物體在兩個不同光譜范圍內發出的紅外輻射亮度并由這兩個輻射亮度之比推斷物體的溫度,稱為雙色測溫儀。實際上,雙色測溫儀并沒有亮度和顏色的含義,和亮度測溫儀(光學高溫計)相比,二者在原理上是不同的。這里”色”的含義應為紅外波長或光譜,即為”雙紅外光譜測溫儀”。雙色紅外測溫儀與單色紅外測溫儀相比具有無與倫比的優點。在一個小小的金屬外殼內裝滿了許多的光學、光電子和微電子器件,組成了具有單色和雙色測溫功能的非接觸的紅外測溫儀。雙色測溫儀是依據如下原理工作的:在選定的兩個紅外波長和一定帶寬下,它們的輻射能量之比隨著溫度的變化而變化。利用兩組帶寬很窄的不同單色濾光片,收集兩個相近波段內的輻射能量,將它們轉化成電信號后再進行比較,最終由此比值確定被測目標的溫度,因此它可以基本消除目標材料發射率調節的不便,采用雙色測溫儀測溫靈敏度較高,與目標的真實溫度偏差較小,受測試距離和其間吸收物的影響也較小,在中、高溫范圍內使用效果比較好。

黑體簡介

紅外測溫儀的標準化檢定方法是采用黑體爐檢定。黑體是指在任何情況下對一切波長的入射輻射的吸收率都等于1的物體,黑體是一種理想化的物體模型,因此引入了一個隨材料性質及表面狀態變化的輻射系數,即發射率,它的定義為實際物體與同溫度黑體輻射性能之比。物體的輻射與吸收紅外輻射規律滿足基爾霍夫定律,當一束輻射投射到任一物體表面時,根據能量守恒原理,物體對入射輻射的吸收率、反射率、透過率三者之和必等于1,一般發射率不容易測定,通常可通過測量吸收率來確定發射率,所以黑體輻射源作為輻射標準用來檢定各種紅外輻射源的輻射強度。

紅外測溫儀數學模型

1、瞬時值:被測目標的當前溫度值,也稱實時值;
2、最大值MAX:被測目標在時間間隔△t內的最高溫度值;適用于運動目標(如鋼板、鋼絲生產)測量時,由于被測物表面條件不一樣(如生產中的鋼板、鋼絲某些地方有鐵硝、氧化表皮等),該功能獲得更準確的測量;
3、最小值MIN:被測目標在時間間隔△t內的最低溫度值;適用于測量火焰加熱的目標這類生產工藝的場合;
3、平均值AVG:被測目標在時間間隔△t內的平均溫度值;適用于測量溶化沸騰的金屬液體;
4、差值DIF:被測目標瞬時值減去比較溫度值所得的差值(比較溫度值可修改),它可正可負;有時,可能很關心被測溫度T在一個要求的溫度Tc(比較溫度)附近有多大波動,則此功能就非常方便,這時儀器顯示該差值:“T–Tc”。

溫度輸出

1、數字信號輸出RS232、RS485,溫度信號可遠傳;
2、模擬信號輸出0~5V,1~5V,0~10V,0/4~20毫安,可以加入閉環控制中;
3、高報警、低報警:生產過程中要求控制溫度在某個范圍里,可設置高、低報警值。高報警:在高報警設置打開的情況下,當溫度高于高報警值,相應的LED燈閃爍,蜂鳴器響,并有AH常開繼電器接通;
4、低報警:在低報警設置打開的情況下,當溫度低于低報警值,相應的LED燈閃爍,蜂鳴器響,并有AL常開繼電器接通。

安裝注意事項

1、參考光學分辨率部分,確認測量區域要小于待測量物體尺寸;
2、傳感器垂直安裝對準待測物體是最佳方式,如果條件不允許,安裝角度必須大于45度對準待測物體,否則,測量的精確度會受到影響;
3、避免其它高溫物體的熱反射,避免陽光輻射(如有必要安裝屏蔽板遮擋輻射源);
5、避免電子噪音干擾:高頻和高壓區的電子噪音影響,馬達、泵、高壓線等等。(如有必要安裝屏蔽網隔離輻射源);
6、檢查傳感器和電纜接線(參考電氣連接)。

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