紅外測溫儀的測量原理標準和發(fā)展趨勢

用 紅外測溫儀 進(jìn)行非接觸溫度測量有許多的優(yōu)點(diǎn)，它的運用范圍從很小或難以接觸到的物體至腐蝕性的化學(xué)物和敏感的表面物。本文將討論此優(yōu)點(diǎn)，給予正確選擇紅外測溫儀的決定性等加以說(shuō)明運用范疇。由于原子和分子的運動(dòng)，每一物體都會(huì )輻射電磁波，對非接觸溫度測量*重要的波長(cháng)或光譜范圍是在0.2至2.0μm.這一范圍內的自然射線(xiàn)，人們稱(chēng)作為熱輻射或紅外線(xiàn)。
 
由被測物輻射的紅外線(xiàn)所進(jìn)行溫度測量的測試儀器，按照德國工業(yè)標準DIN16160被稱(chēng)為輻射溫度計，輻射測溫儀或紅外測溫儀。這些名稱(chēng)也適用于那些由被測體輻射的可見(jiàn)彩色射線(xiàn)所進(jìn)行溫度測量的儀器，及由相對頻譜的輻射密度導出溫度的儀器。
 
一、 紅外測溫儀 溫度測量的優(yōu)點(diǎn)
 
通過(guò)接收被測體輻射的紅外線(xiàn)而進(jìn)行的非接觸溫度測量有很多的優(yōu)點(diǎn)。這樣那些難以接觸到或運動(dòng)著(zhù)的物體就可毫無(wú)問(wèn)題的進(jìn)行溫度測量，如傳熱性能差的或很小的熱容量材料。紅外測溫儀很短的響應時(shí)間能快速地實(shí)現有效調節回路。測溫儀不擁有會(huì )磨損的部件，因而就不存在如使用溫度計所存在的連續費用。特別是在很小的被測物體，如用接觸測量，由于物體的導熱性將產(chǎn)生很大的測量誤差。這里可毫無(wú)疑問(wèn)的使用測溫儀，及用于腐蝕性的化學(xué)物或敏感的表層，如在油漆，紙張和塑料軌上。通過(guò)遠距離的搖控測量，可遠離危險區域，使操作人員無(wú)危險性。
 
二、 紅外測溫儀 的原理構造
 
把從被測物接收的紅外線(xiàn)，由透鏡經(jīng)過(guò)濾波器聚焦在檢波器上。檢波器通過(guò)被測物輻射密度的積分，產(chǎn)生一個(gè)與溫度成比例的電流或電壓信號，在此后相連接的電器部件中，把此溫度信號線(xiàn)性化，發(fā)射率區域的修正，及轉換成一個(gè)標準的輸出信號。
 
原理上有便攜式測溫儀和固定式測溫儀兩種，因此，在選擇合適的紅外測溫儀用于不同的測量點(diǎn)時(shí)，以下的特征將是主要的：
 
1、瞄準器
 
瞄準器有此作用，測溫儀所指的測量塊或測量點(diǎn)可以看見(jiàn)，大面積的被測物可以經(jīng)常不要瞄準器。在小的被測物和較遠的測量距離時(shí)，瞄準器以透光鏡形式帶有儀表板刻度或激光指向點(diǎn)是值得推薦的。
 
2、透鏡
 
透鏡確定測溫儀的被測點(diǎn)，對大面積的物體來(lái)說(shuō)，一般帶有固定焦距的測溫儀足夠可以。但在測量距離遠離聚焦點(diǎn)時(shí)，測量點(diǎn)邊緣的圖像將不清楚。為此，采用變焦鏡更好，在所給予的變焦范圍內，測溫儀可調整測量距離，的測溫儀帶有變焦的可替換鏡頭，近透鏡和遠透鏡可不需校準復檢進(jìn)行更換。
 
3、傳感器，即光譜接收器
 
溫度是與波長(cháng)成反比的。在低物體溫度時(shí)，對長(cháng)波光譜區域敏感的傳感器（熱膜傳感器或熱電傳感器）是很合適的，在高溫度時(shí)，將用對短波敏感受的，由鍺，硅，銦-鎵等組成的光電傳感器。
 
在選擇光譜敏感性時(shí)，還要考慮對氫氣和二氧化碳的吸收光譜帶。在一定的波長(cháng)范圍內，即所謂的“大氣層窗”，H2和CO2對紅外線(xiàn)幾乎是穿透的，因此測溫儀的光變敏感性必須在此范圍內，以便排除大氣層濃度變化帶來(lái)的影響，在測量薄膜或玻璃時(shí)，還要考慮到這些材料在一定波長(cháng)內不易穿透的。為了避免背景光線(xiàn)引起的測量誤差，運用相宜的，只接收表面溫度的傳感器，金屬有此物理特性，發(fā)射率隨著(zhù)波長(cháng)的減小而增大，經(jīng)驗而談，測量金屬的溫度，一般選擇*短的測量波長(cháng)。
 
三、發(fā)展趨向
 
如許多的傳感技術(shù)領(lǐng)域，測溫儀的發(fā)展趨向也走向小型的，精巧的造型，圓型的，帶有中央螺紋的外殼是*地安裝于機器和設備的造型，這一發(fā)展趨向的實(shí)現，是通過(guò)不斷的電器部件微型化，及高度的微積分使得愈來(lái)愈小的，愈來(lái)愈精致的電器部件濃縮于愈來(lái)愈小的空間。與過(guò)去模擬技術(shù)相比，通過(guò)微控件的應用，提高了檢波器信號線(xiàn)性化高度的精密性，因而也提高了儀器的度。
 
市場(chǎng)供應需要快速的，價(jià)廉的測量值接收，它能直接輸出一個(gè)與溫度成比例的，線(xiàn)性的電流/電壓信號，測量值得處理，如平整功能，特殊值儲存，或邊界接觸將放置在智能顯示器，調節器或SPS（程序控制器）上，通過(guò)電纜外接的發(fā)射率調整，可以危險區外，即便機器開(kāi)動(dòng)著(zhù)，也可修正，這時(shí)也可由SPS來(lái)調整。通過(guò)身控件的運用，現在可毫無(wú)問(wèn)題地實(shí)現數據總線(xiàn)接口，但網(wǎng)絡(luò )連接至今還未實(shí)現，對信號的繼續處理，還延用過(guò)去的標準模擬信號。在檢波器段，用了新的材料作光電傳感器，證實(shí)了敏感性的提高，乃至分辨率的提高。在熱膜傳感器中，新的傳感器只需要更短的調整時(shí)間，帶瞄準器測溫儀的發(fā)展，是變焦的更換鏡頭，不用校準復檢即可替換，對不同的測量位置用同一基礎儀器，節約了倉庫管理費用。
 
四、選擇測溫儀的主要標準
 
測溫儀的運用主要由測量范圍所決定，不論是測量電壓，還是測量區域的始值，都應與測量工作的要求相符，選擇愈大的測量電壓，分辨率就俞小，因而準確性就差，特別在低測量溫度始值時(shí)，選用大的測量電壓，準確性將成倍的減小，因而值得推薦的是，選擇可能的*小測量電壓。
 
測量區域的始值時(shí)決定了光譜的敏感性，以至也決定了檢波器的型號，測量的誤差由于發(fā)射率的錯誤調整，在短波的傳感器要明顯地比長(cháng)波傳感器小，所以在熱膜傳感器（8～14μm）800℃時(shí)，由于發(fā)射率的錯誤調整所引起的測量誤差，將五倍的大于鍺-光電二級管的傳感器（1，1～1，6μm）。鍺-光電二級管的傳感器容許的測量范圍從大約250℃起。
 
舉例說(shuō)明，在陶瓷工業(yè)或發(fā)電廠(chǎng)的燃燒過(guò)程，測量范圍通常在0～1300℃。為了避免大的誤差產(chǎn)生，應該選用短波檢波器的測溫儀。盡管它的高測溫值從250～1300℃
 
另一個(gè)選擇合適測溫儀的標準是間距比例。這里指的是測量距離和測量點(diǎn)直徑的比例關(guān)系，如果被測物小，測量距離大，或所謂的“熱點(diǎn)”在大面積上，那就需要大的間距比例。相反如果大面積的測量點(diǎn)，由于傳感器對測量點(diǎn)的是間值有一個(gè)穩定的輸出信號，固選用小的間距比例。
 
另外要確定的是，測溫儀是否帶瞄準器裝置，因為瞄準器裝置將提高50%的成本，這里關(guān)鍵是一個(gè)價(jià)錢(qián)的部下，在大面積的測量物體時(shí)，通?？梢圆灰M裝進(jìn)瞄準器，代之的是一個(gè)外接的瞄準器，它將用于測溫儀在安裝時(shí)的矯正，這樣就有價(jià)格上優(yōu)勢，眾多的測量處只需一個(gè)瞄準器。
 
對小的測量物體或者遠離的測量距離就需隨時(shí)能瞄準的可能。在一個(gè)帶儀表板刻度的透光鏡，人們可看清測量點(diǎn)的實(shí)際大小，價(jià)格便宜的是用激光指向點(diǎn)，但它只能逐點(diǎn)進(jìn)行測量，在測量閉式爐等相似類(lèi)時(shí)，需要一個(gè)透視窗。由此需要決定，測溫儀是否需要，及南非要哪些功能？如平整功能，特殊值儲存，邊界接觸或電腦接口，為了測溫儀的相適于測量物表面，發(fā)射率調整的可能有性是必須的，其他的功能可以?xún)r(jià)廉地通過(guò)連接記錄儀，調節器或程控機來(lái)實(shí)現。此外，對某些運用來(lái)說(shuō)，外型結構也是決定因素，在較高的環(huán)境溫度下，測溫儀以鏡頭只帶光學(xué)部分，由光導電纜連接電器部分，放置于遠離高溫地帶，優(yōu)點(diǎn)在于，可以節約冷卻裝置。
 

*后是測溫儀型號，是光譜測溫儀，還是比率（雙色）測溫儀，光譜測溫儀接收一個(gè)波長(cháng)的輻射密度，與此不同的是比率測溫儀帶雙重傳感器二個(gè)單一的傳感器，它將測量二個(gè)不同波長(cháng)的輻射密度，這二個(gè)檢波器信號的比便再現溫度的比例關(guān)系，由于中間介質(zhì)如蒸汽，灰塵在測溫儀的輻射內，或發(fā)射率的變動(dòng)，至一定的范圍內，這二條線(xiàn)路不顯示信號變動(dòng)。但單色光譜測溫儀將馬上顯示此變動(dòng)，故此率測溫儀優(yōu)先用行管式轉爐或在金屬制造和加工業(yè)中，輻射干擾較嚴重的場(chǎng)合。 

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