紅外測溫儀原理及產品知識

紅外測溫儀(yi) 由光學係統，光電探測器，信號大器及信號處理.顯示輸出等部分組成。光學係統匯聚其視場內(nei) 的目標紅外輻射能量，紅外能量聚焦在光電探測器上並轉變為(wei) 相應的電信號，該信號再經換算轉變為(wei) 被測目標的溫度值。

使用紅外測溫儀(yi) 的益處
  便捷！紅外測溫儀(yi) 可快速提供溫度測量，在用熱偶讀取一個(ge) 滲漏連接點的時間內(nei) ，用紅外測溫儀(yi) 幾乎可以讀取所有連接點的溫度。另外由於(yu) 紅外測溫儀(yi) 堅實、輕巧（都輕於(yu) 10盎司），且不用時易於(yu) 放在皮套中。所以當你在工廠巡視和日常檢驗工作時都可攜帶。
 

  ! 紅外測溫儀(yi) 的另一個(ge) 先進之處是，通常精度都是1度以內(nei) 。這種性能在你做預防性維護時特別重要，如監視惡劣生產(chan) 條件和將導致設備損壞或停機的特別事件時。因為(wei) 大多數的設備和工廠運轉365天，停機等同於(yu) 減少收入，要防止這樣的損失，通過掃描所有現場電子設備-斷路器、變壓器、保險絲(si) 、開關(guan) 、總線和配電盤以查找熱點。用紅外測溫儀(yi) ，你甚至可快速探測操作溫度的微小變化，在其萌芽之時就可將問題解決(jue) ，減少因設備故障造成的開支和維修的範圍。

- 安全! 安全是使用紅外測溫儀(yi) zui重要的益處。不同於(yu) 接觸測溫儀(yi) ，紅外測溫儀(yi) 能夠安全地讀取難以接近的或不可到達的目標溫度 ，你可以在儀(yi) 器允許的範圍內(nei) 讀取目標溫度。非接觸溫度測量還可在不安全的或接觸測溫較困難的區域進行，像蒸汽閥門或加熱爐附近，他們(men) 不需在冒接觸測溫時一不留神就燒傷(shang) 手指的風險。高於(yu) 頭頂25英尺的供/回風口溫度的測量就象在手邊測量一樣容易。雷泰（Raytek）、時代（TIME）紅外測溫儀(yi) 都有激光瞄準，便於(yu) 識別目標區域。有了它你的工作變的輕鬆多了。
 

紅外測溫儀(yi) 使用的主要領域在哪裏
  紅外測溫儀(yi) 已被證實是檢測和診斷電子設備故障的有效工具。可節省大量開支，用紅外測溫儀(yi) ，你可連續診斷電子連接問題和通過查找在DC電池上的輸出濾波器連接處的熱點，以檢測不間斷電源（UPS）的功能狀態，你可檢驗電池組件和功率配電盤接線端子，開關(guan) 齒輪或保險絲(si) 連接，防止能源消耗；由於(yu) 鬆的連接器和組合會(hui) 產(chan) 生熱，紅外測溫儀(yi) 有助於(yu) 識別回路中斷器的絕緣故障.或監視電子壓縮機；日常掃描變壓器的熱點可探測開裂的繞組和接線端子。
 

如何用紅外測溫儀(yi) 測量溫度
 雷泰（Raytek）、時代（TIME）非接觸測溫儀(yi) 的三種測溫技術：
點測量：測定物體(ti) 全部表麵溫度，像發動機或其他設備
溫差測量：比較兩(liang) 個(ge) 獨立點的測量溫度，像連接器或斷路器
掃描測量：探測在寬的區域或連續區域目標變化。象製冷管線或配電室。

選擇紅外測溫儀(yi) 主要考慮
  溫度範圍：雷泰（Raytek）、時代（TIME）產(chan) 品的溫度範圍為(wei) -500～3000度（分段），每種型號的測溫儀(yi) 都有其特定的測溫範圍。所選儀(yi) 器的溫度範圍應與(yu) 具體(ti) 應用的溫度範圍相匹配。
-目標尺寸：測溫時，被測目標應大於(yu) 測溫儀(yi) 的視場，否則測量有誤差。建議被測目標尺寸超過測溫儀(yi) 視場的50%為(wei) 好。

  光學分辨率（D:S）：即測溫儀(yi) 探頭到目標直徑之比。如果測溫儀(yi) 遠離目標，而目標又小，應選擇高分辨率的測溫儀(yi) 。

測量溫度技巧
- 當測量發光物體(ti) 表麵溫度時，如鋁和不鏽鋼，表麵的反射會(hui) 影響紅外測溫儀(yi) 的讀數。在讀取溫度前，可在金屬表麵放一膠條，溫度平衡後，測量膠條區域溫度。
- 要想紅外測溫儀(yi) 可從(cong) 廚房到冷藏區來回走動仍能提供的溫度測量，就要在新環境下經過一段時間以達到溫度平衡後再測量。將測溫儀(yi) 放在經常使用的場所。
 用紅外測溫儀(yi) 讀取流體(ti) 食品的內(nei) 部溫度，像湯或醬，必須攪動，然後就可測表麵溫度。使測溫儀(yi) 遠離蒸汽，以避免汙染透鏡，導致不正確的讀數。

如何正確選擇紅外測溫儀(yi)

紅外測溫技術在產(chan) 品質量控製和監測、設備在線故障診斷、安全保護以及節約能源等方麵發揮了正在發揮著重要作用。近二十年來,非接觸紅外測溫儀(yi) 在技術上得到迅速發展,性能不斷提高,適用範圍也不斷擴大,*逐年增長。比起接觸式測溫方法,紅外測溫有著響應時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優(you) 點。

　　非接觸紅外輻射測溫產(chan) 品包括便攜式、在線式和掃描式三大係列,並備有各種選配件和相應的計算機軟件,每一係列中又有各種型號及規格。在不同規格的各種型號測溫儀(yi) 中,正確地選擇紅外測溫儀(yi) 型號對用戶來說是十分重要的。這裏僅(jin) 提出如何正確選擇測溫儀(yi) 型號的思考步驟,供購買(mai) 者參考。

紅外測溫儀(yi) 工作原理

　　了解組外測溫儀(yi) 的工作原理、技術指標、環境工作條件及操作和維修等是為(wei) 了幫助用戶正確地選擇和使用紅外測溫儀(yi) 。

　　一切溫度高於(yu) 零度  （-273℃）的物體(ti) 都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體(ti) 的紅外輻射特性一輻射能量的大小及其按波長的分布一與(yu) 它的表麵溫度有著十分密切的關(guan) 係。因此,通過對物體(ti) 自身輻射的紅外能量的測量,便能準確地測定它的表麵溫度,這就是紅外輻射測溫所依據的客觀基礎。

黑體(ti) 輻射定律:

　　黑體(ti) 是一種理想化的輻射體(ti) ,它吸收所有波長的輻射能量,沒有能量的反射和透過,其表麵的發射率為(wei) 1。應該指出,自然界中並不存在真正的黑體(ti) ,但是為(wei) 了弄清和獲得紅外輻射分布規律,在理論研究中必須選擇合適的模型,這就是普朗克提出的體(ti) 腔輻射的量子化振子模型，從(cong) 而導出了普朗克黑體(ti) 輻射的定律，即以波長表示的黑體(ti) 光譜輻射度，這是一切紅外輻射理論的出發點，故稱黑體(ti) 輻射定律。

物體(ti) 發射率對輻射測溫的影響：

　　自然界中存在的實際物體(ti) ，幾乎都不是黑體(ti) 。所有實際物體(ti) 的輻射量除依賴於(yu) 輻射波長及物體(ti) 的溫度之外，還與(yu) 構成物體(ti) 的材料種類、製備方法、熱過程以及表麵狀態和環境條件等因素有關(guan) 。因此，為(wei) 使黑體(ti) 輻射定律適用於(yu) 所有實際物體(ti) ，必須引入一個(ge) 與(yu) 材料性質及表麵狀態有關(guan) 的比例係數，即發射率。該係數表示實際物體(ti) 的熱輻射與(yu) 黑體(ti) 輻射的接近程度，其值在零和小於(yu) 1的數值之間。根據輻射定律，隻要知道了材料的發射率,就知道了任何物體(ti) 的紅外輻射特性。

影響發射率的主要因素在：

　　材料種類、表麵粗糙度、理化結構和材料厚度等。

　　當用紅外輻射測溫儀(yi) 測量目標的溫度時首先要測量出目標在其波段範圍內(nei) 的紅外輻射量,然後由測溫儀(yi) 計算出被測目標的溫度。單色測溫儀(yi) 與(yu) 波段內(nei) 的輻射量成比例:雙色測溫儀(yi) 與(yu) 兩(liang) 個(ge) 波段的輻射量之比成比例。

紅外係統:

　　紅外測溫儀(yi) 由光學係統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學係統匯聚其視場內(nei) 的目標紅外輻射能量,視場的大小由測溫儀(yi) 的光學零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上並轉變為(wei) 相應的電信號。該信號經過放大器和信號處理電路,並按照儀(yi) 器內(nei) 療的算法和目標發射率校正後轉變為(wei) 被測目標的溫度值。

選擇紅外測溫儀(yi) 可分為(wei) 三個(ge) 方麵：

　　性能指標方麵,如溫度範圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、響應時間等;環境和工作條件方麵,如環境溫度、窗口、顯示和輸出、保護附件等;其他選擇方麵,如使用方便、維修和校準性能以及價(jia) 格等,也對測溫儀(yi) 的選擇產(chan) 生一定的影響。隨著技術和不斷發展,紅外測溫儀(yi) *設計和新進展為(wei) 用戶提供了各種功能和多用途的儀(yi) 器,擴大了選擇餘(yu) 地。

確定測溫範圍:

　　測溫範圍是測溫儀(yi) zui重要的一個(ge) 性能指標。如TIME（時代）、Raytek（雷泰）產(chan) 品覆蓋範圍為(wei) -50℃-+3000℃,但這不能由一種型號的紅外測溫儀(yi) 來完成。每種型號的測溫儀(yi) 都有自己特定的測溫範圍。因此,用戶的被測溫度範圍一定要考慮準確、周全,既不要過窄,也不要過寬。根據黑體(ti) 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。

確定目標尺寸：

　　紅外測溫儀(yi) 根據原理可分為(wei) 單色測溫儀(yi) 和雙色測溫儀(yi) （輻射比色測溫儀(yi) ）。對於(yu) 單色測溫儀(yi) ,在進行測溫時,被測目標麵積應充滿測溫儀(yi) 視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為(wei) 好。如果目標尺寸小於(yu) 視場,背景輻射能量就會(hui) 進入測溫儀(yi) 的視聲符支幹擾測溫讀數,造成誤差。相反,如果目標大於(yu) 測溫儀(yi) 的視場,測溫儀(yi) 就不會(hui) 受到測量區域外麵的背景影響。

　　對於(yu) Raytek（雷泰）雙色測溫儀(yi) ,其溫度是由兩(liang) 個(ge) 獨立的波長帶內(nei) 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(hui) 對測量結果產(chan) 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。對於(yu) 目標細小,又處於(yu) 運動或振動之中的目標;有時在視場內(nei) 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(yi) 是*選擇。如果測溫儀(yi) 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(yi) 是*選擇。這是由於(yu) 其直徑小,有柔性,可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳(chuan) 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。

確定光學分辨率（距離及靈敏）

　　光學分辨率由D與(yu) S之比確定,是測溫儀(yi) 到目標之間的距離D與(yu) 測量光斑直徑S之比。如果測溫儀(yi) 由於(yu) 環境條件限製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(yi) 。光學分辨率越高,即增大D:S比值,測溫儀(yi) 的成本也越高。

確定波長範圍：

　　目標材料的發射率和表麵特性決(jue) 定測溫儀(yi) 的光譜響應或波長。對於(yu) 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*波長是近紅外,可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長。由於(yu) 有些材料在一定波長是透明的,紅外能量會(hui) 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(nei) 部溫度選用10μm、2.2μm和3.9μm（被測玻璃要很厚,否則會(hui) 透過）波長;測量玻璃內(nei) 部溫度選用5.0μm波長;測低區區選用8-14μm波長為(wei) 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。厚度超過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。

確定響應時間:

　　響應時間表示紅外測溫儀(yi) 對被測溫度變化的反應速度,定義(yi) 為(wei) 到達zui後讀數的95%能量所需要時間,它與(yu) 光電探測器、信號處理電路及顯示係統的時間常數有關(guan) 。新型紅外測溫儀(yi) 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(yi) ,否則達不到足夠的信號響應,會(hui) 降低測量精度。然而,並不是所有應用都要求快速響應的紅外測溫儀(yi) 。對於(yu) 靜止的或目標熱過程存在熱慣性時,測溫儀(yi) 的響應時間就可以放寬要求了。因此,紅外測溫儀(yi) 響應時間的選擇要和被測目標的情況相適應。

信號處理功能：

　　測量離散過程（如零件生產(chan) ）和連續過程不同,要求紅外測溫儀(yi) 有信號處理功能（如峰值保持、穀值保持、平均值）。如測溫傳(chuan) 送帶上的玻璃時,就要用峰值保持,其溫度的輸出信號傳(chuan) 送至控製器內(nei) 。

環境條件考慮：

　　測溫儀(yi) 所處的環境條件對測量結果有很大影響,應加以考慮、並適當解決(jue) ,否則會(hui) 影響測溫精度甚至引起測溫儀(yi) 的損壞。當環境溫度過高、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、空氣冷卻係統、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決(jue) 環境影響並保護測溫儀(yi) ,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。當煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信號，雙色測溫儀(yi) 是*選擇。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,光纖雙色測溫儀(yi) 是*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(yi) 通過窗口進行觀測。材料必須有足夠的強度並能通過所用測溫儀(yi) 的工作波長範圍。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(wei) 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(wei) 窗口材料。

操作簡單，使用方便：

　　紅外測溫儀(yi) 應該是直觀的,操作簡單,易於(yu) 被操作人員使用,其中便攜式紅外測溫儀(yi) 是一種集測溫和顯示輸出為(wei) 一體(ti) 的小型、輕便、由人攜帶進行測溫的儀(yi) 器,在顯示麵板上可顯示溫度和輸出各種溫度信息,有的可通過遙控或通過計算機軟件程序操作。

　　在環境條件惡劣複雜的情況下,可以選擇測溫頭和顯示器分開的係統,以便於(yu) 安裝和配置。可選擇與(yu) 現行控製設備相匹配的信號輸出形式。

紅外輻射測溫儀(yi) 的標定：

　　紅外測溫儀(yi) 必須經過標定才能使它正確地顯示出被測目標的溫度。如果所用的測溫儀(yi) 在使用中出現測溫超差,則需退回廠家或維修中心重新標定。

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