如何正确选择红外测温仪

如何正确选择红外测温仪

红外测温技术产品质量控制和监测、设备线故障诊断、安全保护以及节约能源等方面发挥了正发挥着重要作用。近二十年来,非接触红外测温仪技术上到迅速发展,性能不断提高,适用范围断扩大,市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法,红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。

一般非接触红外辐射测温产品包括便携式、线式和扫描式三大类,并备有各种选配件和相应计算机软件,每一类中又有各种型号及规格。不同规格各种型号测温仪中,正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要。这里仅提出如何正确选择测温仪型号思考步骤,供购买者参考。

外测温仪工作原理

了解组外测温仪工作原理、技术指标、环境工作条件及操作和维修等是帮助用户正确选择和使用红外测温仪。

一切温度高于绝对零度物体都不停向周围空间发出红外辐射能量。物体红外辐射特性一辐射能量大小及其按波长分布一与它表面温度有着十分密切关系。,对物体自身辐射红外能量测量,便能准确测定它表面温度,这就是红外辐射测温所依据客观基础。

黑体辐射定律:

黑体是一种理想化辐射体,它吸收所有波长辐射能量,没有能量反射和透过,其表面发射率为1。应该指出,自然界中并不存真正黑体,弄清和获红外辐射分布规律,理论研究中必须选择合适模型,这就是普朗克提出体腔辐射量子化振子模型，导出了普朗克黑体辐射定律，即以波长表示黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论出发点，故称黑体辐射定律。

物体发射率对辐射测温影响： 自然界中存实际物体，几乎都黑体。所有实际物体辐射量除依赖于辐射波长及物体温度之外，还与构成物体材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关比例系数，即发射率。该系数表示实际物体热辐射与黑体辐射接近程度，其值零和小于1数值之间。辐射定律，知道了材料发射率,就知道了任何物体红外辐射特性。

影响发射率主要因素：

材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。

当用红外辐射测温仪测量目标温度时首先要测量出目标其波段范围内红外辐射量,然后由测温仪计算出被测目标温度。单色测温仪与波段内辐射量成比例:双色测温仪与两个波段辐射量之比成比例。

红外系统:

红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内目标红外辐射能量,视场大小由测温仪光学零件及其位置确定。红外能量聚焦光电探测器上并转变为相应电信号。该信号放大器和信号处理电路,并仪器内疗算法和目标发射率校正后转变为被测目标温度值。

选择红外测温仪可分为三个方面：

性能指标方面,如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等;环境和工作条件方面,如环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等;其他选择方面,如使用方便、维修和校准性能以及价格等,也对测温仪选择产生一定影响。技术和不断发展,红外测温仪最佳设计和新进展为用户提供了各种功能和多用途仪器,扩大了选择余。

确定测温范围:

测温范围是测温仪最重要一个性能指标。如Raytek(雷泰)产品覆盖范围为-50℃-+3000℃,但这不能由一种型号红外测温仪来完成。每种型号测温仪都有自己特定测温范围。,用户被测温度范围一定要考虑准确、周全,既不要过窄,要过宽。黑体辐射定律,光谱短波段由温度引起辐射能量变化将超过由发射率误差所引起辐射能量变化,,测温时应尽量选用短波较好。 确定目标尺寸：

红外测温仪原理可分为单色测温仪和双色测温仪(辐射比色测温仪)。单色测温仪,进行测温时,被测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小50%为好。目标尺寸小于视场,背景辐射能量就会进入测温仪视声符支干扰测温读数,造成误差。相反,目标大于测温仪视场,测温仪就不会受到测量区域外面背景影响。

双色测温仪,其温度是由两个独立波长带内辐射能量比值来确定。当被测目标很小,没有充满现场,测量通路上存烟雾、尘埃、阻挡对辐射能量有衰减时,都不会对测量结果产生影响。能量衰减了95%情况下,仍能保证要求测温精度。目标细小,又处于运动或振动之中目标;视场内运动,或可能部分移出视场目标,此条件下,使用双色测温仪是最佳选择。测温仪和目标之间不可能

直接瞄准,测量通道弯曲、狭小、受阻等情况下,双色光纤测温仪是最佳选择。这是其直径小,有柔性,可以弯曲、阻挡和折叠通道上传输光辐射能量,可以测量难以接近、条件恶劣或靠近电磁场目标。

确定光学分辨率(距离及灵敏)

光学分辨率由D与S之比确定,是测温仪到目标之间距离D与测量光斑直径S之比。测温仪环境条件限制必须安装远离目标之处,而又要测量小目标,就应选择高光学分辨率测温仪。光学分辨率越高,即增大D:S比值,测温仪成本也越高。

确定波长范围：

目标材料发射率和表面特性决定测温仪光谱响应或波长。高反射率合金材料,有低或变化发射率。高温区,测量金属材料最佳波长是近红外,可选用0.18-1.0μm波长。其他温区可选用1.6μm、2.2μm和3.9μm波长。有些材料一定波长是透明,红外能量会穿透这些材料,对这种材料应选择特殊波长。如测量玻璃内部温度选用10μm、2.2μm和3.9μm(被测玻璃要很厚,否则会透过)波长;测量玻璃内部温度选用5.0μm波长;测低区区选用8-14μm波长为宜;再如测量聚乙烯塑料薄膜选用3.43μm波长,聚醋类选用4.3μm或7.9μm波长。厚度超过0.4mm选用8-14μm波长;又如测火焰中C02用窄带4.24-4.3μm波长,测火焰中C0用窄带4.64μm波长,测量火焰中N02用4.47μm波长。

确定响应时间:

响应时间表示红外测温仪对被测温度变化反应速度,定义为到达最后读数95%能量所需要时间,它与光电探测器、信号处理电路及显示系统时间常数有关。新型红外测温仪响应时间可达1ms。这要比接触式测温方法,快多。目标运动速度很快或测量快速加热目标时,要选用快速响应红外测温仪,否则达不到足够信号响应,会降低测量精度。,并所有应用都要求快速响应红外测温仪。静止或目标热过程存热惯性时,测温仪响应时间就可以放宽要求了。,红外测温仪响应时间选择要和被测目标情况相适应。

信号处理功能：

测量离散过程(如零件生产)和连续过程不同,要求红外测温仪有信号处理功能(如峰值保持、谷值保持、平均值)。如测温传送带上玻璃时,就要用峰值保持,其温度输出信号传送至控制器内。

环境条件考虑：

测温仪所处环境条件对测量结果有很大影响,应加以考虑、并适当解决,

否则会影响测温精度引起测温仪损坏。当环境温度过高、存灰尘、烟雾和蒸汽条件下,可选用厂商提供保护套、水冷却、空气冷却系统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效解决环境影响并保护测温仪,实现准确测温。确定附件时,应尽可能要求标准化服务,以降低安装成本。当烟雾、灰尘或其他颗粒降低测量能量信号，双色测温仪是最佳选择。噪声、电磁场、震动或难以接近环境条件下,或其他恶劣条件下,光纤双色测温仪是最佳选择。 密封或危险材料应用中(如容器或真空箱),测温仪窗口进行观测。材料必须有足够强度并能所用测温仪工作波长范围。还要确定操作工是否也需要窗口进行观察,要选择合适安装位置和窗口材料,避免相互影响。低温测量应用中,通常用Ge或Si材料作为窗口,不透可见光,人眼不能窗口观察目标。如操作员需要窗口目标,应采用既透红外辐射又透过可见光光学材料,如应采用既透红外辐射又透过可见光光学材料,如ZnSe或BaF2等作为窗口材料。 操作简单，使用方便：

红外测温仪应该是直观,操作简单,易于被操作人员使用,其中便携式红外测温仪是一种集测温和显示输出为一体小型、轻便、由人携带进行测温仪器,显示面板上可显示温度和输出各种温度信息,有可遥控或计算机软件程序操作。

环境条件恶劣复杂情况下,可以选择测温头和显示器分开系统,于安装和配置。可选择与现行控制设备相匹配信号输出形式。

红外辐射测温仪标定：

红外测温仪必须标定才能使它正确显示出被测目标温度。所用测温仪使用中出现测温超差,则需退回厂家或维修中心重新标定。

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