紅外測(cè)溫儀技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)
發(fā)布時(shí)間:2019/8/31 14:24:23 訪問次數(shù):2886
紅外測(cè)溫儀技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)、設(shè)備在線故障診斷、安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了正在發(fā)揮著重要作用。近二十年來,非接觸紅外測(cè)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(kuò)大,市場(chǎng)占有率逐年增長(zhǎng)。比起接觸式測(cè)溫方法,紅外測(cè)溫有著響應(yīng)時(shí)間快、非接觸、使用安全及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
選擇紅外測(cè)溫儀可分為三個(gè)方面:
1.性能指標(biāo)方面:如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長(zhǎng)、測(cè)量精度、響應(yīng)時(shí)間等;
2.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(hù)附件等;
3.其他選擇方面,如使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價(jià)格等,也對(duì)測(cè)溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。隨著技術(shù)和不斷發(fā)展,紅外測(cè)溫儀最佳設(shè)計(jì)和新進(jìn)展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器,擴(kuò)大了選擇余地。
確定測(cè)溫范圍:測(cè)溫范圍是測(cè)溫儀最重要的一個(gè)性能指標(biāo)。每種型號(hào)的測(cè)溫儀都有自己特定的測(cè)溫范圍。因此,用戶的被測(cè)溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過窄,也不要過寬。根據(jù)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由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,用戶只需要購(gòu)買在自己測(cè)量溫度內(nèi)的測(cè)溫儀。
確定目標(biāo)尺寸:紅外測(cè)溫儀根據(jù)原理可分為單色測(cè)溫儀和雙色測(cè)溫儀(輻射比色測(cè)溫儀)。對(duì)于單色測(cè)溫儀,在進(jìn)行測(cè)溫時(shí),被測(cè)目標(biāo)面積應(yīng)充滿熱像儀視場(chǎng)。建議被測(cè)目標(biāo)尺寸超過視場(chǎng)大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場(chǎng),背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入測(cè)溫儀的視聲符支干擾測(cè)溫讀數(shù),造成誤差。相反,如果目標(biāo)大于測(cè)溫儀的視場(chǎng),測(cè)溫儀就不會(huì)受到測(cè)量區(qū)域外面的背景影響。
確定光學(xué)分辨率(距離系靈敏)
光學(xué)分辨率由D與S之比確定,是紅外線測(cè)溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測(cè)量光斑直徑S之比。如果測(cè)溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處,而又要測(cè)量小的目標(biāo),就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的紅外測(cè)溫儀。光學(xué)分辨率越高,即增大D:S比值,紅外測(cè)溫儀的成本也越高。
在密封的或危險(xiǎn)的材料應(yīng)用中(如容器或真空箱),紅外測(cè)溫儀通過窗口進(jìn)行觀測(cè)。材料必須有足夠的強(qiáng)度并能通過所用測(cè)溫儀的工作波長(zhǎng)范圍。還要確定操作工是否也需要通過窗口進(jìn)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(cè)量應(yīng)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(biāo)。如操作員需要通過窗口目標(biāo),應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學(xué)材料,如應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學(xué)材料,如ZnSe或 BaF2等作為窗口材料。
確定響應(yīng)時(shí)間:響應(yīng)時(shí)間表示紅外測(cè)溫儀對(duì)被測(cè)溫度變化的反應(yīng)速度,定義為到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量所需要時(shí)間,它與光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān),F(xiàn)在的紅外測(cè)溫儀的反映速度都很快。這要比接觸式測(cè)溫方法快得多。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度很快或測(cè)量快速加熱的目標(biāo)時(shí),要選用快速響應(yīng)紅外測(cè)溫儀,否則達(dá)不到足夠的信號(hào)響應(yīng),會(huì)降低測(cè)量精度。然而,并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測(cè)溫儀。對(duì)于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí),測(cè)溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。因此,紅外測(cè)溫儀響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測(cè)目標(biāo)的情況相適應(yīng)。
環(huán)境條件考慮:紅外測(cè)溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大影響,應(yīng)加以考慮并適當(dāng)解決,否則會(huì)影響測(cè)溫精度甚至引起紅外測(cè)溫儀的損壞。當(dāng)環(huán)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(hù)套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、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(hù)紅外測(cè)溫儀,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)溫。在確定附件時(shí),應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù),以降低安裝成本。
選擇紅外輻射測(cè)溫儀的工作波長(zhǎng)/工作波段,是儀器設(shè)計(jì)者首先要考慮的問題。選擇工作波長(zhǎng)的依據(jù)是多方面的。
●依據(jù)測(cè)溫范圍確定工作波長(zhǎng)
普朗克輻射定律顯示,對(duì)接近于黑體的物體來說,溫度越高輻射的能量越大,且峰值波長(zhǎng)隨溫度提高向短波方向移動(dòng)。因此從能量利用的角度考慮,高溫測(cè)量一般選用短波,低溫測(cè)量選用長(zhǎng)波,中溫測(cè)量介于二者之間。
●依據(jù)物體發(fā)射率來確定工作波長(zhǎng)
一般來說,被測(cè)量的物體是各式各樣的。一種測(cè)溫儀不可能同時(shí)滿足各種被測(cè)物體的要求。對(duì)于那些既不是黑體又不是灰體的物體來說,其工作波長(zhǎng)的選擇就不能只根據(jù)測(cè)量范圍來確定,而主要根據(jù)被測(cè)物體發(fā)射率隨波長(zhǎng)變化的情況來確定。
●依據(jù)大氣傳輸譜確定工作波長(zhǎng)
紅外輻射測(cè)溫儀接收被測(cè)物體的輻射能量,要通過中間大氣。為減少大氣吸收對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,選用工作波長(zhǎng)除考慮上述因素外,還要注意選用大氣透過輻射的一些窗口。所謂大氣透過窗口不是絕對(duì)不吸收,隨著距離的增加透過率會(huì)降低,當(dāng)然,這里說的距離是以百米計(jì),至于幾米的距離不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響;這里說的大氣窗口是指大氣中不含有大量水汽、煙霧、塵埃。
選擇紅外輻射測(cè)溫儀的工作波長(zhǎng),簡(jiǎn)單講低溫用8~14,高溫用0.8~1.0μm。其它溫區(qū)可選用1.6μm,2.2μm和3.9μm。由于有些材料在一定波長(zhǎng)上是透明的,紅外能量會(huì)穿透這些材料,對(duì)這種材料應(yīng)選擇特殊的波長(zhǎng)。
聲明:本文由入駐電子說專欄的作者撰寫或者網(wǎng)上轉(zhuǎn)載,觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表51電子網(wǎng)立場(chǎng)。如有侵權(quán)或者其他問題,請(qǐng)聯(lián)系刪除!
紅外測(cè)溫儀技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)、設(shè)備在線故障診斷、安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了正在發(fā)揮著重要作用。近二十年來,非接觸紅外測(cè)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(kuò)大,市場(chǎng)占有率逐年增長(zhǎng)。比起接觸式測(cè)溫方法,紅外測(cè)溫有著響應(yīng)時(shí)間快、非接觸、使用安全及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
選擇紅外測(cè)溫儀可分為三個(gè)方面:
1.性能指標(biāo)方面:如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長(zhǎng)、測(cè)量精度、響應(yīng)時(shí)間等;
2.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(hù)附件等;
3.其他選擇方面,如使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價(jià)格等,也對(duì)測(cè)溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。隨著技術(shù)和不斷發(fā)展,紅外測(cè)溫儀最佳設(shè)計(jì)和新進(jìn)展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器,擴(kuò)大了選擇余地。
確定測(cè)溫范圍:測(cè)溫范圍是測(cè)溫儀最重要的一個(gè)性能指標(biāo)。每種型號(hào)的測(cè)溫儀都有自己特定的測(cè)溫范圍。因此,用戶的被測(cè)溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過窄,也不要過寬。根據(jù)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由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,用戶只需要購(gòu)買在自己測(cè)量溫度內(nèi)的測(cè)溫儀。
確定目標(biāo)尺寸:紅外測(cè)溫儀根據(jù)原理可分為單色測(cè)溫儀和雙色測(cè)溫儀(輻射比色測(cè)溫儀)。對(duì)于單色測(cè)溫儀,在進(jìn)行測(cè)溫時(shí),被測(cè)目標(biāo)面積應(yīng)充滿熱像儀視場(chǎng)。建議被測(cè)目標(biāo)尺寸超過視場(chǎng)大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場(chǎng),背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入測(cè)溫儀的視聲符支干擾測(cè)溫讀數(shù),造成誤差。相反,如果目標(biāo)大于測(cè)溫儀的視場(chǎng),測(cè)溫儀就不會(huì)受到測(cè)量區(qū)域外面的背景影響。
確定光學(xué)分辨率(距離系靈敏)
光學(xué)分辨率由D與S之比確定,是紅外線測(cè)溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測(cè)量光斑直徑S之比。如果測(cè)溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處,而又要測(cè)量小的目標(biāo),就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的紅外測(cè)溫儀。光學(xué)分辨率越高,即增大D:S比值,紅外測(cè)溫儀的成本也越高。
在密封的或危險(xiǎn)的材料應(yīng)用中(如容器或真空箱),紅外測(cè)溫儀通過窗口進(jìn)行觀測(cè)。材料必須有足夠的強(qiáng)度并能通過所用測(cè)溫儀的工作波長(zhǎng)范圍。還要確定操作工是否也需要通過窗口進(jìn)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(cè)量應(yīng)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(biāo)。如操作員需要通過窗口目標(biāo),應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學(xué)材料,如應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學(xué)材料,如ZnSe或 BaF2等作為窗口材料。
確定響應(yīng)時(shí)間:響應(yīng)時(shí)間表示紅外測(cè)溫儀對(duì)被測(cè)溫度變化的反應(yīng)速度,定義為到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量所需要時(shí)間,它與光電探測(cè)器、信號(hào)處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān),F(xiàn)在的紅外測(cè)溫儀的反映速度都很快。這要比接觸式測(cè)溫方法快得多。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度很快或測(cè)量快速加熱的目標(biāo)時(shí),要選用快速響應(yīng)紅外測(cè)溫儀,否則達(dá)不到足夠的信號(hào)響應(yīng),會(huì)降低測(cè)量精度。然而,并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測(cè)溫儀。對(duì)于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí),測(cè)溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。因此,紅外測(cè)溫儀響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測(cè)目標(biāo)的情況相適應(yīng)。
環(huán)境條件考慮:紅外測(cè)溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大影響,應(yīng)加以考慮并適當(dāng)解決,否則會(huì)影響測(cè)溫精度甚至引起紅外測(cè)溫儀的損壞。當(dāng)環(huán)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(hù)套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、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(hù)紅外測(cè)溫儀,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)溫。在確定附件時(shí),應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù),以降低安裝成本。
選擇紅外輻射測(cè)溫儀的工作波長(zhǎng)/工作波段,是儀器設(shè)計(jì)者首先要考慮的問題。選擇工作波長(zhǎng)的依據(jù)是多方面的。
●依據(jù)測(cè)溫范圍確定工作波長(zhǎng)
普朗克輻射定律顯示,對(duì)接近于黑體的物體來說,溫度越高輻射的能量越大,且峰值波長(zhǎng)隨溫度提高向短波方向移動(dòng)。因此從能量利用的角度考慮,高溫測(cè)量一般選用短波,低溫測(cè)量選用長(zhǎng)波,中溫測(cè)量介于二者之間。
●依據(jù)物體發(fā)射率來確定工作波長(zhǎng)
一般來說,被測(cè)量的物體是各式各樣的。一種測(cè)溫儀不可能同時(shí)滿足各種被測(cè)物體的要求。對(duì)于那些既不是黑體又不是灰體的物體來說,其工作波長(zhǎng)的選擇就不能只根據(jù)測(cè)量范圍來確定,而主要根據(jù)被測(cè)物體發(fā)射率隨波長(zhǎng)變化的情況來確定。
●依據(jù)大氣傳輸譜確定工作波長(zhǎng)
紅外輻射測(cè)溫儀接收被測(cè)物體的輻射能量,要通過中間大氣。為減少大氣吸收對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,選用工作波長(zhǎng)除考慮上述因素外,還要注意選用大氣透過輻射的一些窗口。所謂大氣透過窗口不是絕對(duì)不吸收,隨著距離的增加透過率會(huì)降低,當(dāng)然,這里說的距離是以百米計(jì),至于幾米的距離不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響;這里說的大氣窗口是指大氣中不含有大量水汽、煙霧、塵埃。
選擇紅外輻射測(cè)溫儀的工作波長(zhǎng),簡(jiǎn)單講低溫用8~14,高溫用0.8~1.0μm。其它溫區(qū)可選用1.6μm,2.2μm和3.9μm。由于有些材料在一定波長(zhǎng)上是透明的,紅外能量會(huì)穿透這些材料,對(duì)這種材料應(yīng)選擇特殊的波長(zhǎng)。
聲明:本文由入駐電子說專欄的作者撰寫或者網(wǎng)上轉(zhuǎn)載,觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表51電子網(wǎng)立場(chǎng)。如有侵權(quán)或者其他問題,請(qǐng)聯(lián)系刪除!
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