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上海千實工程師解讀如何選擇紅外測溫儀
上海千實精密機電科技有限公司成立于2012年，專注于研發(fā)、設計及生產(chǎn)紡織測試儀器，為學術研究單位及檢測機構(gòu)提供紡織測試儀器和服務，上海千實是目前國內(nèi)較有競爭力和研發(fā)實力的紡織檢測儀器廠家之一，研發(fā)團隊由一群經(jīng)驗豐富的工程師組成，我們本著全心全意為客戶服務，努力推動紡織檢測儀器技術革新而努力，上海泛標紡織品檢測技術有限公司是內(nèi)地分公司，標準集團（香港）有限公司是總公司，作為一家集研發(fā)、制造、銷售、培訓、服務于一體的現(xiàn)代技術企業(yè)，致力于將更多檢測儀器輸送市場，提供紡織類、皮革類、燃燒類、汽車內(nèi)外飾件、材料環(huán)境氣候老化等等檢測儀器，更可接受非標定制，購買前均可按照客戶的要求進行針對性試驗，確保所購儀器適用。
紅外光也叫紅外線，它是一位英國科學家發(fā)現(xiàn)的。1800年，赫胥爾在研究太陽光時，讓光通過棱鏡分解為彩色光帶，他用溫度計去測量光帶中不同顏色所含的熱量。試驗中，他偶然發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象：放在光帶紅光外的一支溫度計，比室內(nèi)其他溫度的指示數(shù)值高。經(jīng)過反復試驗，這個所謂熱量多的高溫區(qū)，總是位于光帶邊緣處紅光的外面。于是他宣布太陽發(fā)出的輻射中除可見光線外，還有一種人眼看不見的“熱線”，這種人的肉眼看不見的“熱線”位于紅色光外側(cè)，叫做紅外線。(不過，要說明的是，事實上太陽發(fā)出的能量以波長580nm的綠光強。) 紅外線是一種電磁波，具有與無線電波及可見光一樣的本質(zhì)。紅外線的波長在0.76～100μm之間，位于無線電波與可見光之間。任何物體，只要它的溫度比零下273度高，就無一例外地發(fā)射出紅外線。
可分為三個方面：
性能指標方面,如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、響應時間等;環(huán)境和工作條件方面,如環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護附件等;其他選擇方面,如使用方便、維修和校準性能以及價格等,也對測溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。隨著技術和不斷發(fā)展,紅外測溫儀佳設計和新進展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器,擴大了選擇余地。
1確定測溫范圍:
測溫范圍是測溫儀重要的一個性能指標。如INFR(紅外時代）、Raytek(雷泰)產(chǎn)品覆蓋范圍為-50℃-+3000℃,但這不能由一種型號的紅外測溫儀來完成。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由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,測溫時應盡量選用短波較好。一般來說，測溫范圍越窄，監(jiān)控溫度的輸出信號分辨率越高，精度可靠性容易解決。測溫范圍過寬，會降低測溫精度。例如，如果被測目標溫度為1000℃，首先確定在線式還是便攜式，如果是便攜式。滿足這一溫度的型號很多，如Ti315，Ti213等。
2確定目標尺寸：
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,在進行測溫時,被測目標面積應充滿測溫儀視場。建議被測目標尺寸視場大小的50%為好。如果目標尺寸小于視場,背景輻射能量就會進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。因此當被測目標很小,沒有充滿現(xiàn)場,測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時,都不會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。甚至在能量衰減了95%的情況下,仍能保證要求的測溫精度。對于目標細小,又處于運動或振動之中的目標;有時在視場內(nèi)運動,或可能部分移出視場的目標,在此條件下,使用雙色測溫儀是佳選擇。如果測溫儀和目標之間不可能直接瞄準,測量通道彎曲、狹小、受阻等情況下,雙色光纖測溫儀是佳選擇。這是由于其直徑小,有柔性,可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量,因此可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標。
3確定光學分辨率
光學分辨率由D與S之比確定,是測溫儀到目標之間的距離D與測量光斑直徑S之比。例如國產(chǎn)的手持式紅外測溫儀Ti213，距離系數(shù)為80：1，如果距目標80厘米遠，那么測量范圍的直徑是1厘米。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠離目標之處,而又要測量小的目標,就應選擇高光學分辨率的測溫儀。光學分辨率越高,即增大D:S比值,測溫儀的成本也越高。
4確定波長范圍：
目標材料的發(fā)射率和表面特性決定測溫儀的光譜響應或波長。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),測量金屬材料的佳波長是近紅外,可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區(qū)可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長。由于有些材料在一定波長是透明的,紅外能量會穿透這些材料,對這種材料應選擇特殊的波長。如測量玻璃內(nèi)部溫度選用10μm、2.2μm和3.9μm(被測玻璃要很厚,否則會透過)波長;測量玻璃內(nèi)部溫度選用5.0μm波長;測低區(qū)區(qū)選用8-14μm波長為宜;再如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長,聚醋類選用4.3μm或7.9μm波長。厚度0.4mm選用8-14μm波長;又如測火焰中的C02用窄帶4.24-4.3μm波長,測火焰中的C0用窄帶4.64μm波長,測量火焰中的N02用4.47μm波長。
5確定響應時間:
響應時間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應速度,定義為到達后讀數(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。新型紅外測溫儀響應時間可達1ms。這要比接觸式測溫方法,快得多。如果目標的運動速度很快或測量快速加熱的目標時,要選用快速響應紅外測溫儀,否則達不到足夠的信號響應,會降低測量精度。然而,并不是所有應用都要求快速響應的紅外測溫儀。對于靜止的或目標熱過程存在熱慣性時,測溫儀的響應時間就可以放寬要求了。因此,紅外測溫儀響應時間的選擇要和被測目標的情況相適應。
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，設置測溫儀響應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：
溫儀所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響，應予考慮并適當解決，否則會影響測溫精度甚至引起損壞。當環(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)境影響并保護測溫儀，實現(xiàn)準確測溫。在確定附件時，應盡可能要求標準化服務，以降低安裝成本。當在噪聲、電磁場、震動或難以接近環(huán)境條件下，或其他惡劣條件下，煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信信號時，光纖雙色測溫儀是佳選擇。在噪聲、電磁場、震動和難以接近的環(huán)境條件下，或其他惡劣條件時，宜選擇光纖比色測溫儀。
在密封的或危險的材料應用中（如容器或真空箱），測溫儀通過窗口進行觀測。材料必須有足夠的強度并能通過所用測溫儀的工作波長范圍。還要確定操作工是否也需要通過窗口進行觀察，因此要選擇合適的安裝位置和窗口材料，避免相互影響。在低溫測量應用中，通常用Ge或Si材料作為窗口，不透可見光，人眼不能通過窗口觀察目標。如操作員需要通過窗口目標，應采用既透紅外輻射又透過可見光的光學材料，如應采用既透紅外輻射又透過可見光的光學材料，如ZnSe或BaF2等作為窗口材料。
當測溫儀工作環(huán)境中存在易燃氣體時，可選用本征安全型紅外測溫儀，從而在一定濃度的易燃氣體環(huán)境中進行安全測量和監(jiān)視。
在環(huán)境條件惡劣復雜的情況下，可以選擇測溫頭和顯示器分開的系統(tǒng)，以便于安裝和配置。可選擇與現(xiàn)行控制設備相匹配的信號輸出形式。
上海泛標紡織品檢測技術有限公司作為一家集研發(fā)、制造、銷售、培訓、服務于一體的企業(yè)，致力于將更多檢測儀器輸送市場，是標準集團（香港）有限公司內(nèi)地分公司，負責內(nèi)地銷售業(yè)務。
