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如何選擇紅外測溫儀?

發布日期:2020年5月27日  瀏覽次數:
目前市場上紅外測溫儀產品很多,讓我們有點眼花繚亂。那么如何正確準確選擇紅外測溫儀呢?選擇時既做到滿足實際需要,又要少化錢,同時性能與質量得到保證。北京海洋興業科技有限公司根據經驗整理,認為選擇合適的紅外測溫儀,應從以下幾個方面入手:首先需要確定測量目標要求,考慮被測目標溫度和大小、測量距離、被測目標的材料、目標所處環境;其次要考慮儀器的響應速度、測量精度、是在現場使用還是在線監測等;然后再選擇紅外測溫儀的性能、功能和價格等,成為最佳搭配;最后也適當考慮使用方便性、品牌、維修和校準等質量保證與服務問題。這些要求具體如下:

1、測量溫度范圍:測溫范圍是紅外測溫儀最重要的一個性能指標,每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范圍,建議您按照測量的需求,選擇適當范圍的紅外測溫儀。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,測溫范圍過寬,會降低測溫精度,溫度過高價格也貴,經濟上有點不劃算;溫度過低不能滿足要求。根據黑體輻射定律,在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量變化將超過由發射率誤差所引起的輻射能量變化,因此,測溫時應盡量選用短波較好。一般來說,測溫范圍越窄,監控溫度的輸出信號分辨率越高,精度可靠性容易解決。

2、測量精度和最小分辨率:測量精度和分辨率是兩個不同的概念,容易弄混。測量精度是保證測量是否準確的唯一指標,也是確定紅外測溫儀性能好壞的關鍵指標。分辨率是測量某一具體溫度時的最小量度。

3、發射率:根據客戶的使用反饋信息,當使用紅外測溫儀時,經常會出現測量偏差,其中有50%的情況,發射率是導致誤差產生的禍首。由于紅外測溫儀適用于各種場合,被測物體表面的材料材質及顏色不同(尤其是HVAC系統中各種管道),其對外發射紅外能量的能力就不一樣。通過發射率調節,可減少由于材料而產生的測量誤差。所以儀器是否具備這一功能至關重要。

4、目標尺寸:即光點尺寸(spot size),就是測溫儀測量點的面積。您距離目標越遠,光點尺寸就越大。紅外測溫儀根據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。建議被測目標尺寸超過視場大小的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干擾測溫讀數,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域外面的背景影響。對于比色測溫儀,其溫度是由兩個獨立的波長帶內輻射能量的比值來確定的。因此當被測目標很小,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,都不會對測量結果產生影響。甚至在能量衰減了95%情況下,仍能保證要求的測溫精度。對于細小而又處于運動或震動之中的目標,比色測溫儀是最佳選擇,因為光線直徑小、有柔性,可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量,可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標。

5、距離系數比(D:S):即光學分辨率,指紅外測溫儀到目標之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如在遠離測量直徑小的目標時,應選擇高比率的紅外測溫儀。而距離系數比越高,紅外測溫儀的成本也越高。為了獲得精確的溫度讀數,測溫儀與測試目標之間的距離必須在合適的范圍之內。如果測溫儀由于環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。對于固定焦距的測溫儀,在光學系統焦點處為光斑最小位置,近于和遠于焦點位置光斑都會增大。存在兩個距離系數。因此,為了能在接近和遠離焦點的距離上準確測溫,被測目標尺寸應大于焦點處光斑尺寸,變焦測溫儀有一個最小焦點位置,可根據到目標的距離進行調節。增大D:S,接收的能量就減少,如不增大接收口徑,距離系數D:S很難做大,這就要增加儀器成本。

6、波長范圍:目標材料的發射率和表面特性決定測溫儀的光譜相應波長,對于高反射率合金材料,有低的或變化的發射率。在高溫區,測量金屬材料的最佳波長是近紅外,可選用0.8~1.0μm。其它溫區可選用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,對這種材料應選擇特殊的波長。如測量玻璃內部溫度選用1μm、2.2μm和3.9μm(被測玻璃要很厚,否則會透過)波長;測玻璃表面溫度選用5μm;測低溫區選用8~14μm為宜。如測量聚乙烯塑料薄膜選用 3.43μm、聚酯類選用4.3μm或7.9μm,厚度超過0.4mm的選用8-14μm。如測火焰中的CO用窄帶4.64μm,測火焰中的NO2用4.47μm。

7、響應時間:響應時間為紅外測溫儀到達最后讀數的95%能量所需要的時間,表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應速度,它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統的時間常數有關。紅外測溫儀響應時間的選擇要和被測目標的情況相適應,確定響應時間主要根據目標的運動速度和目標的溫度變化速度。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,響應時間就可以放寬要求了。

8、信號處理功能:鑒于離散過程(如零件生產)和連續過程不同,所以要求紅外測溫儀具有多信號處理功能(如峰值保持、最小值保持、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。否則測溫儀讀出瓶子之間的較低溫度值。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處于測量中。

9、環境條件:測溫儀所處的環境條件對測量結果有很大影響,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、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環境影響并保護測溫儀,實現準確測溫。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號時,光線比色測溫儀是最佳選擇。

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ZnSe或BaF2等作為窗口材料。當測溫儀工作環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境中進行安全測量和監視。在環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,以便于安裝和配置。
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