常州金壇恒豐儀器制造有限公司作者
hbzhan內(nèi)容導(dǎo)讀:*,溫度是供熱,供燃?xì)?,通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)中zui重要的參數(shù)之一。尤其在熱工測量過程中,溫度的程度往往是決定實驗成敗的關(guān)鍵。因此,一個度高的測溫儀器在工程中是*的。因此本文就溫度測量工具中的紅外線測溫儀的原理及應(yīng)用進(jìn)行一些介紹。
紅外線測溫儀的性能指標(biāo)及作用
1,測溫范圍,顯示分辯率,精度,工作環(huán)境溫度范圍,重復(fù)性,相對濕度,響應(yīng)時間,電源響應(yīng)光譜,尺寸,zui大值顯示,重量,發(fā)射率等1,確定測溫范圍:測溫范圍是測溫儀zui重要的一個性能指標(biāo)。每種型號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。
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)。對于單色測溫儀,在進(jìn)行測溫時,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,測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。對于雙色測溫儀,其溫度是由兩個獨立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小,不充滿視場,測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋,對輻射能量有衰減時,都不對測量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。對于細(xì)小而又處于運動或震動之中的目標(biāo),雙色測溫儀是*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。
3,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,即測溫儀探頭到目標(biāo)之間的距離D與被測目標(biāo)直徑之比。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。如果測溫儀遠(yuǎn)離目標(biāo),而目標(biāo)又小,就應(yīng)選擇高距離系數(shù)的測溫儀。對于固定焦距的測溫儀,在光學(xué)系統(tǒng)焦點處為光斑zui小位置,近于和遠(yuǎn)于焦點位置光斑都會增大。存在兩個距離系數(shù)。
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相應(yīng)波長對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0.8~1.0μm。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上是透明的,紅外能量會穿透這些材料,對這種材料應(yīng)選擇特殊的波長。
5,確定響應(yīng)時間:響應(yīng)時間表示紅外測溫儀對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%能量所需要時間,它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時間常數(shù)有關(guān)。如果目標(biāo)的運動速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時,要選用快速響應(yīng)紅外測溫儀,否則達(dá)不到足夠的信號響應(yīng),會降低測量精度。然而,并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測溫儀。對于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時,測溫儀的響應(yīng)時間就可以放寬要求了。
6,信號處理功能: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,就要用峰值保持,其溫度的輸出信號傳送至控制器內(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)時間稍長于瓶子之間的時間間隔,這樣至少有一個瓶子總是處于測量之中。
7,環(huán)境條件考慮:測溫儀所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響,應(yīng)予考慮并適當(dāng)解決,否則會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,實現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。在確定附件時,應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù),以降低安裝成本。
8,紅外輻射測溫儀的標(biāo)定:紅外測溫儀必須經(jīng)過標(biāo)定才能使它正確地顯示出被測目標(biāo)的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現(xiàn)測溫超差,則需退回廠家或維修中心重新標(biāo)定。
紅外線測溫儀的性能指標(biāo)及作用
1,測溫范圍,顯示分辯率,精度,工作環(huán)境溫度范圍,重復(fù)性,相對濕度,響應(yīng)時間,電源響應(yīng)光譜,尺寸,zui大值顯示,重量,發(fā)射率等1,確定測溫范圍:測溫范圍是測溫儀zui重要的一個性能指標(biāo)。每種型號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。
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)。對于單色測溫儀,在進(jìn)行測溫時,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,測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。對于雙色測溫儀,其溫度是由兩個獨立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小,不充滿視場,測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋,對輻射能量有衰減時,都不對測量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。對于細(xì)小而又處于運動或震動之中的目標(biāo),雙色測溫儀是*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。
3,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,即測溫儀探頭到目標(biāo)之間的距離D與被測目標(biāo)直徑之比。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。如果測溫儀遠(yuǎn)離目標(biāo),而目標(biāo)又小,就應(yīng)選擇高距離系數(shù)的測溫儀。對于固定焦距的測溫儀,在光學(xué)系統(tǒng)焦點處為光斑zui小位置,近于和遠(yuǎn)于焦點位置光斑都會增大。存在兩個距離系數(shù)。
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相應(yīng)波長對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0.8~1.0μm。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上是透明的,紅外能量會穿透這些材料,對這種材料應(yīng)選擇特殊的波長。
5,確定響應(yīng)時間:響應(yīng)時間表示紅外測溫儀對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%能量所需要時間,它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時間常數(shù)有關(guān)。如果目標(biāo)的運動速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時,要選用快速響應(yīng)紅外測溫儀,否則達(dá)不到足夠的信號響應(yīng),會降低測量精度。然而,并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測溫儀。對于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時,測溫儀的響應(yīng)時間就可以放寬要求了。
6,信號處理功能: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,就要用峰值保持,其溫度的輸出信號傳送至控制器內(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)時間稍長于瓶子之間的時間間隔,這樣至少有一個瓶子總是處于測量之中。
7,環(huán)境條件考慮:測溫儀所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響,應(yīng)予考慮并適當(dāng)解決,否則會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,實現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。在確定附件時,應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù),以降低安裝成本。
8,紅外輻射測溫儀的標(biāo)定:紅外測溫儀必須經(jīng)過標(biāo)定才能使它正確地顯示出被測目標(biāo)的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現(xiàn)測溫超差,則需退回廠家或維修中心重新標(biāo)定。
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