紅外測溫技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監測、設備在線(xiàn)故障診斷、安全保護以及節約能源等方面發(fā)揮了正在發(fā)揮著(zhù)重要作用。近二十年來(lái),非接觸紅外測溫儀在技術(shù)上得到迅速發(fā)展,性能不斷提高,適用范圍也不斷擴大,市場(chǎng)占有率逐年增長(cháng)。比起接觸式測溫方法,紅外測溫有著(zhù)響應時(shí)間快、非接觸、使用安全及使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。 
Baytek(雷泰)公司非接觸紅外輻射測溫產(chǎn)品包括便攜式、在線(xiàn)式和掃描式三大系列,并備有各種選配件和相應的計算機軟件,每一系列中又有各種型號及規格。在不同規格的各種型號測溫儀中,正確地選擇紅外測溫儀型號對用戶(hù)來(lái)說(shuō)是十分重要的。這里僅提出如何正確選擇測溫儀型號的思考步驟,供購買(mǎi)者參考。 
外測溫儀工作原理 
了解組外測溫儀的工作原理、技術(shù)指標、環(huán)境工作條件及操作和維修等是為了幫助用戶(hù)正確地選擇和使用紅外測溫儀。 
一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周?chē)�空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射特性一輻射能量的大小及其按波長(cháng)的分布一與它的表面溫度有著(zhù)十分密切的關(guān)系。因此,通過(guò)對物體自身輻射的紅外能量的測量,便能準確地測定它的表面溫度,這就是紅外輻射測溫所依據的客觀(guān)基礎。 
黑體輻射定律: 
黑體是一種理想化的輻射體,它吸收所有波長(cháng)的輻射能量,沒(méi)有能量的反射和透過(guò),其表面的發(fā)射率為1。應該指出,自然界中并不存在真正的黑體,但是為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腔輻射的量子化振子模型從而導出了普朗克黑體輻射的定律即以波長(cháng)表示的黑體光譜輻射度這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點(diǎn)故稱(chēng)黑體輻射定律。 
物體發(fā)射率對輻射測溫的影響： 
自然界中存在的實(shí)際物體，凱恩汽車(chē)尾氣分析儀幾乎都不是黑體。所有實(shí)際物體的輻射量除依賴(lài)于輻射波長(cháng)及物體的溫度之外還與構成物體的材料種類(lèi)、制備方法、熱過(guò)程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此為使黑體輻射定律適用于所有實(shí)際物體，必須引入一個(gè)與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數即發(fā)射率。該系數表示實(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小于1的數值之間。根據輻射定律只要知道了材料的發(fā)射率,就知道了任何物體的紅外輻射特性。 
影響發(fā)射率的主要因素在： 
材料種類(lèi)、表面粗糙度、理化結構和材料厚度等。 
當用紅外輻射測溫儀測量目標的溫度時(shí)首先要測量出目標在其波段范圍內的紅外輻射量,然后由測溫儀計算出被測目標的溫度。單色測溫儀與波段內的輻射量成比例:雙色測溫儀與兩個(gè)波段的輻射量之比成比例。 
紅外系統: 
紅外測溫儀由光學(xué)系統、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(xué)系統匯聚其視場(chǎng)內的目標紅外輻射能量,視場(chǎng)的大小由測溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉變?yōu)橄鄳�的電信號。該信號�?jīng)過(guò)放大器和信號處理電路,并按照儀器內療的算法和目標發(fā)射率校正后轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值。 
選擇紅外測溫儀可分為三個(gè)方面： 
性能指標方面,如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長(cháng)、測量精度、響應時(shí)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(jià)格等,也對測溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。隨著(zhù)技術(shù)和不斷發(fā)展,紅外測溫儀最佳設計和新進(jìn)展為用戶(hù)提供了各種功能和多用途的儀器,擴大了選擇余地。 
確定測溫范圍: 
測溫范圍是測溫儀最重要的一個(gè)性能指標。如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(lái)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(hù)的被測溫度范圍一定要考慮準確、周全,既不要過(guò)窄,也不要過(guò)寬。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的變化將超過(guò)由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,測溫時(shí)應盡量選用短波較好。 
確定目標尺寸： 
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(jìn)行測溫時(shí),被測目標面積應充滿(mǎn)測溫儀視場(chǎng)。建議被測目標尺寸超過(guò)視場(chǎng)大小的50%為好。如果目標尺寸小于視場(chǎng),背景輻射能量就會(huì )進(jìn)入測溫儀的視聲符支干擾測溫讀數,造成誤差。相反,如果目標大于測溫儀的視場(chǎng),測溫儀就不會(huì )受到測量區域外面的背景影響。 
對于Raytek(雷泰)雙色測溫儀,其溫度是由兩個(gè)獨立的波長(cháng)帶內輻射能量的比值來(lái)確定的。因此當被測目標很小,沒(méi)有充滿(mǎn)現場(chǎng),測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時(shí),都不會(huì )對測量結果產(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(dòng)或振動(dòng)之中的目標;有時(shí)在視場(chǎng)內運動(dòng),或可能部分移出視場(chǎng)的目標,在此條件下,使用雙色測溫儀是最佳選擇。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,雙色光纖測溫儀是最佳選擇。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(chǎng)的目標。 
確定光學(xué)分辨率(距離及靈敏) 
光學(xué)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。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(xué)分辨率的測溫儀。光學(xué)分辨率越高,即增大D:S比值,測溫儀的成本也越高。 
確定波長(cháng)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(cháng)。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,測量金屬材料的最佳波長(cháng)是近紅外,可選用0.18-1.0μm波長(cháng)。其他溫區可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長(cháng)。由于有些材料在一定波長(cháng)是透明的,紅外能量會(huì )穿透這些材料,對這種材料應選擇特殊的波長(cháng)。如測量玻璃內部溫度選用10μm、2.2μm和3.9μm(被測玻璃要很厚,否則會(huì )透過(guò))波長(cháng);測量玻璃內部溫度選用5.0μm波長(cháng);測低區區選用8-14μm波長(cháng)為宜;再如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長(cháng),聚醋類(lèi)選用4.3μm或7.9μm波長(cháng)。厚度超過(guò)0.4mm選用8-14μm波長(cháng);又如測火焰中的C02用窄帶4.24-4.3μm波長(cháng),測火焰中的C0用窄帶4.64μm波長(cháng),測量火焰中的N02用4.47μm波長(cháng)。 
確定響應時(shí)間: 
響應時(shí)間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應速度,定義為到達最后讀數的95%能量所需要時(shí)間,它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統的時(shí)間常數有關(guān)。bytek(雷泰)新型紅外測溫儀響應時(shí)間可達1ms。這要比接觸式測溫方法,快得多。如果目標的運動(dòng)速度很快或測量快速加熱的目標時(shí),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(huì )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(guò)程存在熱慣性時(shí),測溫儀的響應時(shí)間就可以放寬要求了。因此,紅外測溫儀響應時(shí)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(guò)程(如零件生產(chǎn))和連續過(guò)程不同,要求紅外測溫儀有信號處理功能(如峰值保持、谷值保持、平均值)。如測溫傳送帶上的玻璃時(shí),就要用峰值保持,其溫度的輸出信號傳送至控制器內。 
環(huán)境條件考慮： 
測溫儀所處的環(huán)境條件對測量結果有很大影響,應加以考慮、并適當解決,否則會(huì )影響測溫精度甚至引起測溫儀的損壞。當環(huán)境溫度過(guò)高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下,可選用廠(chǎng)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(huán)境影響并保護測溫儀,實(shí)現準確測溫。在確定附件時(shí),應盡可能要求標準化服務(wù),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 
雙色測溫儀是最佳選擇。在噪聲、電磁場(chǎng)、震動(dòng)或難以接近環(huán)境條件下,或其他惡劣條件下,光纖雙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(guò)窗口進(jìn)行觀(guān)測。材料必須有足夠的強度并能通過(guò)所用測溫儀的工作波長(cháng)范圍。還要確定操作工是否也需要通過(guò)窗口進(jìn)行觀(guān)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(jiàn)光,人眼不能通過(guò)窗口觀(guān)察目標。如操作員需要通過(guò)窗口目標,應采用既透紅外輻射又透過(guò)可見(jiàn)光的光學(xué)材料,如應采用既透紅外輻射又透過(guò)可見(jiàn)光的光學(xué)材料,如ZnSe或BaF2等作為窗口材料。 
操作簡(jiǎn)單使用方便： 
紅外測溫儀應該是直觀(guān)的,操作簡(jiǎn)單,易于被操作人員使用,其中便攜式紅外測溫儀是一種集測溫和顯示輸出為一體的小型、輕便、由人攜帶進(jìn)行測溫的儀器,在顯示面板上可顯示溫度和輸出各種溫度信息,有的可通過(guò)遙控或通過(guò)計算機軟件程序操作。 
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(kāi)的系統,以便于安裝和配置�？蛇x擇與現行控制設備相匹配的信號輸出形式。 
紅外輻射測溫儀的標定： 
紅外測溫儀必須經(jīng)過(guò)標定才能使它正確地顯示出被測目標的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現測溫超差,則需退回廠(chǎng)家或維修中心重新標定。