Принцип работы и анализ ошибок инфракрасного термометра
Состав системы инфракрасного термометра
Инфракрасное измерение температуры использует метод точечного анализа, то есть тепловое излучение локальной области объекта фокусируется на одном детекторе, а мощность излучения преобразуется в температуру через коэффициент излучения известного объекта. . Из-за различных обнаруживаемых объектов, диапазонов измерения и случаев использования внешний вид и внутренняя структура инфракрасных термометров различаются, но основная структура в целом схожа, в основном включая оптическую систему, фотодетектор, усилитель сигнала и обработку сигнала, вывод на дисплей Инфракрасный излучение, испускаемое излучателем его базовой конструкции, поступает в оптическую систему, а инфракрасное излучение модулируется модулятором в переменное излучение, которое преобразуется детектором в соответствующий электрический сигнал. Сигнал проходит через усилитель и схему обработки сигналов и преобразуется в значение температуры измеряемой цели после корректировки в соответствии с алгоритмом в приборе и коэффициентом излучения цели.
Анализ погрешностей инфракрасного измерения температуры
Поскольку измерение температуры инфракрасным излучением является бесконтактным, будут возникать различные ошибки, и существует множество факторов, влияющих на ошибки. Помимо факторов самого инструмента, в основном это проявляется в следующих аспектах.
1. Уровень радиации
Излучательная способность — это физическая величина излучательной способности объекта по отношению к черному телу. Это связано не только с формой материала объекта, шероховатостью поверхности, неровностями и т. д., но и с направлением испытания. Если объект представляет собой гладкую поверхность, его направленность более чувствительна. Излучательная способность разных веществ различна, и количество энергии излучения, полученное инфракрасным термометром от предмета, пропорционально его излучательной способности.
(1) Настройка коэффициента излучения
Согласно теореме Кирхгофа [2]: полусферический монохроматический коэффициент излучения (ε) поверхности объекта равен его полусферическому монохроматическому коэффициенту поглощения ( ), ε= . В условиях теплового равновесия мощность излучения объекта равна его поглощаемой мощности, т. е. сумма коэффициентов поглощения ( ), отражательной способности (ρ) и пропускания ( ) равна 1, т. е. плюс ρ плюс {{ 3}}, а рисунок 3 поясняет приведенный выше закон. Для непрозрачного (или с определенной толщиной) объекта видны коэффициенты пропускания =0, только излучение и отражение (плюс ρ=1), когда коэффициент излучения объекта выше, коэффициент отражения меньше, влияние фона и отражение Чем меньше значение, тем выше будет точность теста; наоборот, чем выше фоновая температура или выше отражательная способность, тем больше влияние на тест. Из этого видно, что в реальном процессе обнаружения мы должны обращать внимание на коэффициент излучения, соответствующий различным объектам и термометрам, и устанавливать коэффициент излучения как можно точнее, чтобы уменьшить погрешность измерения температуры.
(2) Испытательный угол
Излучательная способность связана с направлением испытания. Чем больше угол теста, тем больше ошибка теста. Это легко упустить из виду при использовании инфракрасного излучения для измерения температуры. Вообще говоря, угол испытания лучше всего в пределах 30 градусов, как правило, не выше 45 градусов, если он должен быть испытан при температуре выше 45 градусов, коэффициент излучения может быть соответствующим образом снижен для коррекции. Если необходимо оценить и проанализировать данные измерения температуры двух идентичных объектов, то угол испытания должен быть одинаковым во время испытания, чтобы оно было более сопоставимым.
