Технология инфракрасного измерения температуры играет важную роль в контроле и мониторинге качества продукции, онлайн-диагностике неисправностей оборудования, защите безопасности и энергосбережении. За последние два десятилетия технологии бесконтактных инфракрасных термометров быстро развивались, их производительность постоянно улучшалась, сфера их применения постоянно расширялась, а их доля на рынке с каждым годом увеличивалась. По сравнению с контактным методом измерения температуры инфракрасное измерение температуры имеет преимущества быстрого отклика, бесконтактности, безопасного использования и длительного срока службы.
Продукты для бесконтактного измерения температуры инфракрасного излучения компании Baytek (Lei Tai) включают портативные, онлайн и сканирующие три серии, а также различные дополнительные аксессуары и соответствующее компьютерное программное обеспечение, каждая серия имеет различные модели и спецификации. Среди различных типов термометров с различными характеристиками для пользователей очень важно выбрать правильную модель инфракрасного термометра. Здесь только шаги обдумывания того, как правильно выбрать модель термометра для справки покупателя.
Как работают инфракрасные термометры
Понимание принципа работы, технических показателей, условий окружающей среды, эксплуатации и технического обслуживания группового инфракрасного термометра должно помочь пользователям правильно выбрать и использовать инфракрасный термометр.
Все объекты с температурой выше ** нуля постоянно излучают энергию инфракрасного излучения в окружающее пространство. Характеристики инфракрасного излучения объекта — величина лучистой энергии и ее распределение по длинам волн — тесно связаны с температурой его поверхности. Следовательно, путем измерения инфракрасной энергии, излучаемой самим объектом, можно точно определить температуру его поверхности, что является объективной основой, на которой основывается измерение температуры инфракрасного излучения.
Закон излучения черного тела:
Черное тело - это идеализированный излучатель, который поглощает все длины волн лучистой энергии, не имеет отражения или передачи энергии и имеет коэффициент излучения 1 на своей поверхности. Следует указать, что реального черного тела в природе не существует, но для выяснения и получения закона распределения инфракрасного излучения в теоретических исследованиях необходимо подобрать подходящую модель, которой является предложенная модель квантованного осциллятора излучения полости тела. по Планку, который приводит к планковскому закону излучения черного тела, то есть спектральная яркость черного тела, выраженная в длине волны, является отправной точкой всех теорий инфракрасного излучения, поэтому он называется законом излучения черного тела.
Влияние коэффициента излучения объекта на радиационную термометрию:
Фактические объекты, существующие в природе, почти никогда не бывают черными телами. Количество излучения всех реальных объектов зависит не только от длины волны излучения и температуры объекта, но и от типа материала, из которого состоит объект, метода подготовки, термического процесса, состояния поверхности и условий окружающей среды. . Поэтому, чтобы закон излучения черного тела распространялся на все практические объекты, необходимо ввести коэффициент пропорциональности, связанный со свойствами материала и состоянием поверхности, а именно коэффициент излучения. Этот коэффициент показывает, насколько близко тепловое излучение реального объекта к излучению черного тела, и имеет значение от нуля до значения меньше 1. Согласно закону излучения, если коэффициент излучения материала известен. , характеристики инфракрасного излучения любого объекта могут быть известны.
Основными факторами, влияющими на излучательную способность, являются:
Тип материала, шероховатость поверхности, физико-химическая структура и толщина материала и т.д.
При использовании термометра инфракрасного излучения для измерения температуры цели сначала следует измерить инфракрасное излучение цели в ее диапазоне длин волн, а затем термометром рассчитать температуру измеряемой цели. Монохроматические термометры пропорциональны количеству излучения в полосе: двухцветные термометры пропорциональны соотношению излучения в двух полосах.
Инфракрасная система:
Инфракрасный термометр состоит из оптической системы, фотоприемника, усилителя сигнала, устройства обработки сигнала, вывода на дисплей и других частей. Оптическая система концентрирует энергию инфракрасного излучения цели в своем поле зрения, а размер поля зрения определяется оптическими частями термометра и их положением. Инфракрасная энергия фокусируется на фотодетекторе и преобразуется в соответствующий электрический сигнал. Сигнал преобразуется в значение температуры измеряемой цели после коррекции усилителем и схемой обработки сигнала и корректируется в соответствии с алгоритмом внутренней терапии прибора и коэффициентом излучения цели.
Выбор инфракрасных термометров можно разделить на три аспекта:
Показатели производительности, такие как диапазон температур, размер пятна, рабочая длина волны, точность измерения, время отклика и т. д.; окружающая среда и условия работы, такие как температура окружающей среды, окно, дисплей и выход, защитные аксессуары и т. д.; другие параметры, такие как простота использования, техническое обслуживание, производительность и цена калибровки и т. д., также оказывают определенное влияние на выбор термометра. Благодаря технологиям и постоянному развитию, лучшим конструкциям и новым достижениям в области инфракрасных термометров пользователи получают множество функциональных и многоцелевых приборов, расширяя выбор.
Определить диапазон температур:
Диапазон измерения температуры является наиболее важным показателем эффективности термометра. Например, продукты Raytek охватывают диапазон от -50 градусов до плюс 3000 градусов, но это невозможно сделать с помощью инфракрасного термометра одного типа. Каждая модель термометра имеет свой определенный температурный диапазон. Таким образом, измеряемый пользователем температурный диапазон следует считать точным и всеобъемлющим, не слишком узким и не слишком широким. Согласно закону излучения черного тела, изменение лучистой энергии, вызванное температурой в коротковолновом диапазоне спектра, будет превышать изменение лучистой энергии, вызванное ошибкой коэффициента излучения.
Определить размер цели:
По принципу инфракрасные термометры можно разделить на монохроматические термометры и двухцветные термометры (радиационные колориметрические термометры). Для монохроматического термометра площадь измеряемой мишени должна заполнять поле зрения термометра во время измерения температуры. Рекомендуется, чтобы размер измеряемой цели превышал 50 процентов поля зрения. Если размер цели меньше, чем поле зрения, энергия фонового излучения попадет в аудиовизуальную ветвь термометра, чтобы повлиять на показания измерения температуры, что приведет к ошибкам. И наоборот, если цель больше, чем поле зрения термометра, на термометр не повлияет фон за пределами области измерения.
Для двухцветного термометра Raytek температура определяется соотношением лучистой энергии в двух независимых диапазонах длин волн. Поэтому, когда измеряемая цель мала и не заполнена площадкой, а наличие дыма, пыли и препятствий на пути измерения ослабит энергию излучения, это не повлияет на результаты измерения. Даже когда энергия ослаблена на 95 процентов, требуемая точность измерения температуры все еще может быть гарантирована. Для малоразмерной цели, которая находится в движении или вибрирует, иногда перемещается в поле зрения, а может и частично выходить из поля зрения, в этих условиях наилучшим выбором является использование двухцветного термометра. Если невозможно нацелиться напрямую между термометром и целью, измерительный канал искривлен, узок, перекрыт и т. д., лучшим выбором будет двухцветный оптоволоконный термометр. Это связано с его малым диаметром и гибкостью для передачи энергии оптического излучения через изогнутые, заблокированные и складчатые каналы, что позволяет измерять труднодоступные цели, суровые условия или близкие к электромагнитным полям.
Определение оптического разрешения (расстояние и чувствительность)
Оптическое разрешение определяется отношением D к S, которое представляет собой отношение расстояния D между термометром до цели и диаметра пятна измерения, S. Если термометр должен быть установлен далеко от цели из-за условий окружающей среды условиях и при измерении небольших целей следует выбирать термометр с высоким оптическим разрешением. Чем выше оптическое разрешение, тем выше отношение D:S, тем выше стоимость термометра.
Определяем диапазон длин волн:
Излучательная способность и свойства поверхности целевого материала определяют спектральную характеристику или длину волны термометра. Для материалов из сплавов с высокой отражательной способностью существует низкий или переменный коэффициент излучения. В области высоких температур наилучшей длиной волны для измерения металлических материалов является ближний инфракрасный диапазон, и можно выбрать длину волны 0.18-1.0 мкм. Для других температурных зон можно выбрать длину волны 1,6 мкм, 2,2 мкм и 3,9 мкм. Поскольку некоторые материалы прозрачны при определенных длинах волн, инфракрасная энергия будет проникать через эти материалы, поэтому для этого материала следует выбирать специальные длины волн. Например, для измерения внутренней температуры стекла выбирается длина волны 10 мкм, 2,2 мкм и 3,9 мкм (испытываемое стекло должно быть очень толстым, иначе оно будет проходить насквозь); длина волны 5,0 мкм выбрана для измерения внутренней температуры стекла; длина волны 8-14 мкм подходит для низкой области измерения; Длина волны 3,43 мкм выбрана для измерения полиэтиленовой пленки, а длина волны 4,3 мкм или 7,9 мкм выбрана для полиэстера. Если толщина превышает 0,4 мм, выбирается длина волны 8-14 мкм; например, узкополосная длина волны 4,24-4,3 мкм используется для измерения содержания CO2 в пламени, узкополосная длина волны 4,64 мкм используется для измерения содержания CO в пламени, а длина волны 4,47 мкм используется для измерьте N02 в пламени.
Определяем время ответа:
Время отклика представляет собой скорость отклика инфракрасного термометра на изменение измеренной температуры, которая определяется как время, необходимое для достижения 95 процентов энергии максимального показания. Это связано с постоянной времени фотодетектора, схемы обработки сигнала и системы отображения. Время отклика нового инфракрасного термометра Bytek может достигать 1 мс. Это намного быстрее, чем контактный метод измерения температуры. Если скорость движения цели очень высока или при измерении цели с быстрым нагревом, следует выбрать инфракрасный термометр с быстрым откликом, иначе не будет достигнута достаточная реакция сигнала, что снизит точность измерения. Однако не во всех приложениях требуются быстродействующие инфракрасные термометры. Для стационарных или целевых тепловых процессов с тепловой инерцией время отклика термометра можно уменьшить. Поэтому выбор времени отклика инфракрасного термометра должен быть адаптирован к ситуации измеряемой цели.
Функция обработки сигнала:
Измерение дискретных процессов (таких как производство деталей) отличается от непрерывных процессов, требуя, чтобы инфракрасные термометры имели функции обработки сигналов (такие как удержание пика, удержание впадины, среднее значение). Например, при измерении стекла на конвейерной ленте необходимо использовать пиковое удержание, а выходной сигнал его температуры передается на контроллер.
Условия окружающей среды, которые следует учитывать:
Окружающие условия термометра имеют большое влияние на результаты измерения, которые следует учитывать и правильно разрешать, иначе это повлияет на точность измерения температуры и даже приведет к повреждению термометра. При слишком высокой температуре окружающей среды и наличии пыли, дыма и пара можно использовать аксессуары, такие как защитные кожухи, водяное охлаждение, системы воздушного охлаждения и очистители воздуха, предоставленные производителем. Эти аксессуары могут эффективно решить проблему воздействия на окружающую среду и защитить термометр для точного измерения температуры. При выборе принадлежностей следует, насколько это возможно, требовать стандартизированных услуг, чтобы снизить затраты на установку. Когда дым, пыль или другие частицы ухудшают измеренный энергетический сигнал, лучшим выбором будет двухцветный термометр. В условиях шума, электромагнитных полей, вибрации или недоступных условий окружающей среды или других суровых условий лучшим выбором являются двухцветные термометры с оптоволоконным кабелем.
В герметичных или опасных материалах (таких как контейнеры или вакуумные ящики) термометр наблюдает через окно. Материал должен иметь достаточную прочность и проходить рабочий диапазон длин волн используемого термометра. Также необходимо определить, должен ли оператор также наблюдать через окно, поэтому выберите подходящее место установки и материал окна, чтобы избежать взаимного влияния. В приложениях для измерения низких температур материалы Ge или Si обычно используются в качестве окон, которые непрозрачны для видимого света, и человеческий глаз не может наблюдать цель через окно. Если оператору необходимо пройти через оконную мишень, следует использовать оптический материал, пропускающий как инфракрасное излучение, так и видимый свет. Например, в качестве материала окна следует использовать оптический материал, пропускающий как инфракрасное излучение, так и видимый свет, такой как ZnSe или BaF2.
Простота в эксплуатации и удобство использования:
Инфракрасные термометры должны быть интуитивно понятными, простыми в эксплуатации и простыми в использовании операторами. Среди них портативный инфракрасный термометр — это небольшой, легкий и портативный прибор для измерения температуры, который объединяет измерение температуры и вывод на дисплей. Панель дисплея может отображать температуру и выводить различную информацию о температуре, а некоторыми из них можно управлять с помощью дистанционного управления или компьютерной программы.
В случае суровых и сложных условий окружающей среды можно выбрать систему с отдельной головкой для измерения температуры и дисплеем для простоты установки и настройки. Можно выбрать форму выходного сигнала, соответствующую текущему оборудованию управления.
Калибровка термометров инфракрасного излучения:
Инфракрасные термометры должны быть откалиброваны, чтобы правильно отображать температуру измеряемой цели. Если использованный термометр не соответствует допускам при использовании, его необходимо вернуть производителю или в ремонтный центр для повторной калибровки.
