在线式非接触测温对被测物体材质、大小、加热方式和环境等相对要求较高,为保证所购买产品完全符合要求,请联系本公司工程师,以便购买到最适合的产品!


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红外测温仪(点温仪)
发布时间: 2014/9/19      阅读次数:2190

      红外测温仪是非接触式的,相比于接触式测温方法,具有响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列,并备有各种选件和计算机软件,每一系列中又有各种型号及规格。
红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量,视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外,还应考虑目标和测温仪所在的环境条件,如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。
      用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量,然后由测温仪计算出被测目标的温度。红外辐射测温仪有单色和双色两种类型,单色测温仪与波段内的辐射量成比例;双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。
      红外测温仪是通过接收目标物体发射、反射和传导的能量来测量其表面温度。测温仪内的探测元件将采集的能量信息输送到微处理器中进行处理,然后转换成温度读数显示。在带激光瞄准器的型号中,激光瞄准器只做瞄准使用。
选择红外测温仪时的考虑主要有以下方面:
(1)性能指标方面,如:
      测温范围:每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围,既不要过窄,也不要过宽,一般来说,测温范围越窄,监控温度的输出信号分辨率越高,精度可靠性容易解决。测温范围过宽,会降低测温精度
      工作波长:根据黑体辐射定律,在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化,因此,测温时应尽量选用短波较好,但是还必须结合被检测对象考虑发射率的因素:
      目标材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱相应波长,对于高反射率合金材料,有低的或变化的发射率。在高温区,测量金属材料的最佳波长是近红外,可选用0.8~1.0μm。其他温区可选用1.6、2.2和3.9μm。由于有些材料在一定波长上是透明的,红外能量会穿透这些材料,对这种材料应选择特殊的波长,如测量玻璃内部温度选用波长1.0、2.2和3.9μm(被测玻璃要很厚,否则会透过);测玻璃表面温度选用5.0μm;测低温区选用8~14μm为宜,又如测量聚乙烯塑料薄膜选用3.43μm,聚酯类选用4.3或7.9μm,厚度超过0.4mm的选用8~14μm,如测火焰中的CO用窄带4.64μm,测火焰中的NO2用4.47μm等。
      光点尺寸:测温仪测量点的面积称为“光点尺寸”(spot size),为了获得精确的温度读数,测温仪与测试目标之间的距离必须有合适的范围,距离目标越远,光点尺寸就越大。因此在应用中要注意距离与光点尺寸的比率,或称D:S。在确定测量距离时,应注意使目标直径等于或大于受测的光点尺寸。如果目标小于受测的光点尺寸,则测温仪将同时在测量背景物体的温度,从而降低了读数的精确性。
      红外测温仪根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪(辐射比色测温仪)。对于单色测温仪,在进行测温时,被测目标面积应充满测温仪视场。一般建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场,背景辐射能量就会进入测温仪的视场干扰测温读数,造成误差。对于双色测温仪,其温度是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。因此当被测目标很小,不能充满视场,测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡,对辐射能量有衰减时,都不会对测量结果产生重大影响。对于细小而又处于运动或震动之中的目标,有时在视场内运动,或可能部分移出视场的目标,在此条件下,使用双色测温仪将更为适宜。如果测温仪和目标之间不可能直接瞄准,测量通道弯曲、狭小、受阻等情况下,选用双色光纤测温仪是适宜的。这是由于其直径小,有柔性,可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量,因此可以测量难以接近、条件恶劣或靠近电磁场的目标。
      距离系数(光学分辨率)由D:S之比确定,即测温仪探头到目标之间的距离D与光点直径之比。如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处,而又要测量小的目标,就应选择高光学分辨率的测温仪,光学分辨率越高,亦即增大了D:S比值。如果测温仪远离目标,而目标又小,就应选择高距离系数的测温仪。对于固定焦距的测温仪,在光学系统焦点处为光斑最小位置,近于和远于焦点位置光斑都会增大。存在两个距离系数。因此,为了能在接近和远离焦点的距离上准确测温,被测目标尺寸应大于焦点处光斑尺寸,变焦测温仪有一个最小焦点位置,可根据到目标的距离进行调节。增大D:S,接收的能量就减少,如不增大接收口径,距离系数D:S很难做大。
      响应时间:表示红外测温仪对被测温度变化的反应速度,定义为到达最后读数的95%能量所需要时间,它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。如果目标的运动速度很快或测量快速加热的目标时,要选用快速响应红外测温仪,否则达不到足够的信号响应,会降低测量精度。对于静止的或目标热过程存在热惯性时,测温仪的响应时间则可以放宽要求。因此,红外测温仪响应时间的选择要和被测目标的情况相适应,主要根据目标的运动速度和目标的温度变化速度。对于静止的目标或目标参在热惯性,或现有控制设备的速度受到限制,测温仪的响应时间就可以放宽要求。
信号处理功能:鉴于离散过程(如零件生产)和连续过程不同,要求红外测温仪应具有多种信号处理功能(如峰值保持、谷值保持、平均值),如测量传送带上的瓶子温度时,就要用峰值保持功能将其温度的输出信号传送至控制器内,否则测温仪会读出瓶子之间的较低的温度值。若用峰值保持,则应设置测温仪响应时间稍长于瓶子之间的时间间隔,这样至少有一个瓶子总是处于测量之中。
(2)环境和工作条件方面,如:
      保护附件:测温仪所处的环境条件对测量结果有很大影响,如不适当解决,将会影响测温精度甚至引起损坏。当环境温度高,存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下,可选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效地解决环境影响并保护测温仪,实现准确测温。当在噪声、电磁场、震动或难以接近环境条件下,或其他恶劣条件下,烟雾、灰尘或其他颗粒降低测量能量信信号时,较适宜的是选用光纤双色测温仪。
窗口材料:在密封的或危险的材料应用中(如容器或真空箱),测温仪需要通过窗口进行观测。窗口材料必须有足够的强度并能通过所用测温仪的工作波长范围。还要确定操作工是否也需要通过窗口进行观察,因此要选择合适的安装位置和窗口材料,避免相互影响。在低温测量应用中,通常用Ge或Si材料作为窗口,不透可见光,人眼不能通过窗口观察目标。如操作员需要通过窗口观测目标,应采用既透红外辐射又透过可见光的光学材料,如ZnSe或BaF2等作为窗口材料。
当测温仪工作环境中存在易燃气体时,可选用安全型红外测温仪在一定浓度的易燃气体环境中进行安全测量和监视。
在环境条件恶劣复杂的情况下,可选择测温头和显示器分开的系统以便于安装和配置及选择与现行控制设备相匹配的信号输出形式。
(3)其他选择方面,如操作简单、使用方便、维修和校准性能以及价格等。 
      例如便携式红外测温仪,这是一种集测温和显示输出为一体的小型、轻便、由人携带进行测温的仪器,在显示面板上可显示温度和输出各种温度信息,有的还可通过遥控或通过计算机软件程序操作。
      注意:红外辐射测温仪必须经过标定才能使它正确地显示出被测目标的温度。如果所用的测温仪在使用中出现测温超差,则需退回厂家或维修中心重新标定。