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红外测温仪工作原理及应用(二)

发布时间:2017-06-01 04:43:30 分类:新闻动态 来源: 点击:次

红外测温仪工作原理及应用(二) 红外测温仪工作原理及应用(二)   摘 要:本文简介了红外测温仪" target="_blank" href="http://www.18show.cn/product/st481.html">红外测温仪器分类,论述了红外测温仪的工作原理、性能及红外测温仪的选择方法。  3.红外测温  3.1红外测温仪器的种类  红外测温仪器主要有3种类型:红外热像仪、红外热电视、红外测温仪(点温仪)。60年代我国研制成功第1台红外测温仪,1990年以后又陆续生产小目标、远距离、合适电业生产特点的测温仪器,如西光IRT⑴200D型、HCW-Ⅲ型、HCW-Ⅴ型;YHCW⑼400型;WHD4015型(双瞄准,目标D40mm,可达15 m)、WFHX330型(光学瞄准,目标D 50 mm,可达30m)。美国生产的PM⑵0、30、40、50、HAS⑵01测温仪;瑞典

  摘 要:本文简介了红外测温仪" target="_blank" href="http://www。18show。cn/product/st481。html">红外测温仪器分类,论述了红外测温仪的工作原理、性能及红外测温仪的选择方法。

  3.红外测温

  3.1红外测温仪器的种类

  红外测温仪器主要有3种类型:红外热像仪、红外热电视、红外测温仪(点温仪)。60年代我国研制成功第1台红外测温仪,1990年以后又陆续生产小目标、远距离、合适电业生产特点的测温仪器,如西光IR腐蚀疲劳实验机T⑴200D型、HCW车轮曲折疲劳实验机-Ⅲ型、HCW-Ⅴ型;YHCW⑼400型;WHD4015型(双瞄准信赖性寿命实验机,目标D40mm,可达15 m)、WFHX330型(光学瞄准,目标D 50 mm,可达30m)。美国生产的PM⑵0、30、40、50、HAS⑵01测温仪;瑞典AGA公司TPT20、30、40、50等也有较广泛的利用。DL⑸00E可以利用于110~500kV变电装备上,图象清晰,温度准确。红外热像仪,主要有日本TVS⑵000、TVS⑴00,美国PM⑵50,瑞典AGA-THV510、550、570。近期,国产红外热像仪在昆明研制成功,实现了国产化。

  3.2红外测温仪工作原理

  了解红外测温仪的工作原理、技术指标、环境工作条件及操作和维修等是用户正确地选择和使用红外测温仪的基础。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、显示输出等部份组成。光学系统聚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和位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变成相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路依照仪器内部的算法和目标发射率校订后转变成被测目标的温度值。除此以外,还应斟酌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。

  1切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的散布——与它的表面温度有着10分密切的关系。因此,通过对物体本身辐射的红外能量的丈量,便能准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所根据的客观基础。

  黑体辐射定律:黑体是1种理想化的辐射体,它吸收所有波长的辐射能量,没有能量的反射和透过,其表面的发射率为1。应当指出,自然界中其实不存在真实的黑体,但是为了弄清和取得红外辐射散布规律,在理论研究中必须选择适合的模型,这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型,从而导出了普朗克黑体辐射的定律,即以波长表示的黑体光谱辐射度,这是1切红外辐射理论的动身点,故称黑体辐射定律。

  物体发射率对辐射测温的影响:自然界中存在的实际物体,几近都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度以外,还与构成物体的材料种类、制备方法、热进程和表面状态和环境条件等因素有关。因此,为使黑体辐射定律适用于所有实际物体,必须引入1个与材料性质及表面状态有关的比例系数,即发射率。该系数sye2000型压力实验机表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度,其值在零和小于1的数值之间。根据辐射定律,只要知道了材料的发射率,就知道了任何物体的红外辐射特性。

  影响发射率的主要因纱在:材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。

  当用红外辐射测温仪丈量目标的温度时首先要丈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。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。

  红外系统: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、显示输出等部份组成。光学系统会聚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及其位置肯定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变成相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路,并依照仪器内疗的算法和目标发射率校订后转变成被测目标的温度值。

  3.3红外测温仪性能

  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丈量其表面温度。测温仪内的探测元件将收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。其性能说明如表1。

  测温范围  ⑶2℃-⑷00℃  显示辩白率   0.1℃(<199.1℃时 )

  精度    23 ℃时±1%  工作环境温度范围  0-⑸0 ℃

  重复性   23 ℃时±1%  相对湿度     30 ℃时 10—95%

  响应时间  500ms     电源        9V

  响应光谱  7 ⑴8micron  尺寸       137 × 41 × 196mm

  最大值显示 Have      重量       270g

  发射率   0.95Preset   防水        根据消防部队要求特殊制作

  表1红外测温仪性能

  为了取得精确的温度读数,测温仪与测试目标之间的距离必须在适合的范围以内,所谓“光点尺寸”(spotsize)垂直水平燃烧实验机就是测温仪丈量点的面积。您距离目标越远,光点尺寸就越大。右图所示为距离与光点尺寸的比率,或称D:S。在激光瞄准器型测温仪上,激光点在目标中心的上方,有12mm(0.47英寸)的偏置距离。

  丈量距离与光点尺寸

  在定丈量距离时,应确保目标直径等于或大于受测的光点尺寸。右图所标示的“1号物体”(object 1)与丈量仪之间的距离正,由于目标比被测光点尺寸略大1些。而“2号物体”距离太远,由于目标小于受测的光点尺寸,即测温仪同在丈量背景物体,从而下降了读数的精确性。

  4。红外测温仪正确选择

  选择红外测温仪可分为3个方面:

  (1)性能指标方面,如温度范围、光斑尺寸、工作波长、丈量精度、窗口、显道路摹拟实验机示和输出、响应时间、保护附件等;

  (2)环境和工作条件方面,如环led可程式恒温恒湿实验机境温度、窗口、显示和输出、保护附件等;

  (3)其他选择方面,如使用方便、维修和校准性能和价格等,也对测温仪的选择产生1定的影响。

  随着技术和不断发展轮胎强度实验机,红外测温仪最好设计和新进展为用户提供了各种功能和多用处的仪器,扩大了选择余地。其他选择方面,如使用方便、维修和校准性能和价格等。在选择测温仪型号时应首先肯定丈量要求,如被测目标温度,被测目标大小,丈量距离,被测目标材料,目标所处环境,响应速度,丈量精度,用便携式还是在线式等等;在现有各种型号的测温仪对照中,选出能够满足上述要求的仪器型号;在诸多能够满足上述要求的型号当选择出在性能、功能和价格方面的最好搭配。

  4.1肯定测温范围

  肯定测温范围:测温范围是测温仪最重要的1个性能指标。如Raytek(雷泰)产品覆盖范围为⑸0℃-+3000℃,但这不能由1种型号的红外测温仪来完成。每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围。因此,用户的被测温度范围1定要斟酌准确、周全,既不要过窄,也不要过宽。根据黑体辐射定律,在光谱的短波段由温度引发的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引发的辐射能量的变化,因此,测温时应尽可能选用短波较好。1般来讲,测温范围越窄,监控温度的输出信号分辨率指针式拉力实验机越高,精度可靠性容易解决。测温范围过宽,会下降测温精度。例如,如果被测目标温度为1000摄氏度,首先肯定在线式还是便携式,如果是便携式。满足这1温度的型号很多,如3iLR3,3i2M,3i1M。如果丈量精度是主要的,最好选用2M或1M型号的,由于如果选用3iLR型,其测温范围很宽,则高温丈量性能便差1些;如果用户除丈量1000摄氏度的目标外,还要照顾低温目标,那只好选择3iLR3。

  4.2肯定目标尺寸

  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。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声符支干扰测温读数,造成误差。相反,如果目标大于测温仪的视场,测温仪就不会遭到丈量区域外面的背景影响。对比色测温仪,其温度是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来肯定的。因此当被测目标很小,不充满视场,丈量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡,对辐射能量有衰减时,都不对丈量结果产生重大影响。对细小而又处于运动或震动当中的目标,比色测温仪是最好选择。这是由于光线直径小,有柔性立式插拔力实验机,可以在曲折、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量。

  对Raytek(雷泰)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肯定的。因此当被测目标很小,没有充满现场,丈量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡对辐射能量有衰减时,都不会对丈量结果产生影响。乃至在能量衰减了95%的情况下,仍能保证要求的测温精度。对目标细小,又处于运动或振动当中的目标;有时在视场内运动,或可能部份移出视场的目标,在此条件下,使琴键开关寿命实验机用双色测温仪是最好选择。如果测温仪和目标之间不可能直接瞄准,丈量通道曲折、狭窄、受阻等情况下,双色光纤测温仪是最好选择。这是由于其直径小,有柔性,可以在曲折、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量,因此可以丈量难以接近、条件卑劣或靠近电磁场的目标。

  4.3肯定距离系数(光学分辨率)

  距离系数由D:S之比肯定,即测温仪探头到目标之间的距离D与被测目标直径之比。如果测温仪由于环境条件限制必须安装在阔别目标的地方,而又要丈量小的目标,就应选择高光学分辨率的测温仪。光学分辨率越高,即增大D:S比值,测温仪的本钱也越高。Raytek红外测温仪D:S的范围从2:1(低距离系数)到高于300:1(高距离系数)。如果测温仪阔别目标,而目标又小,就应选择高距离系数的测温仪。对固定焦距的测温仪,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,为了能在接近和阔别焦点的距离上准确测温,被测目标尺寸耐电压实验机应大于焦点处光斑尺寸,变焦测温仪有1个最小焦点位置,可根据到目标的距离进行调理。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,这就要增加仪器本钱。

  4.4肯定波长范围

  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高反射率合金材料,有低的或变化的发射率。在高温区,丈量金属材料的最好波长是近红外,可选用0。8~1。0μm。其他温区可选用1。6μm,2。2μm和3。9μm。由于有些材料在1定波长上是透明的,红外家具力学性能实验性能量会穿透这些材料,对这类材料应选择特殊的波长。如丈量玻璃内部温度选用1。0μm,2。2μm和3。9μm(被测玻璃要很厚,否则会透过)波长;测玻璃表面温度选用5。0μm;测低温区选用8~14μm为好。如丈量聚乙烯塑料薄膜选用3。43μm,聚酯类选用4。3μm或7。9μm,厚度超过0。4mm的选用8⑴4μm。如测火焰中的CO用窄带4。64μm,测火焰中的NO2用4。47μm。

  4.5肯定响应时间

  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。Raytek(雷泰)新型红外测温仪响应时间可达1ms。这要比接触式测温方法快很多。如果目标的运动速度很快或丈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,会下降丈量精度。但是,其实不是所有利用都要求快速响应的红外测温仪。对静止的或目标热进程存在热惯性时,测温仪的响应时间就能够放宽要求了。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。肯定响应时间,主要根据目标的运动速度和目标的温度变化速度。对静止的目标橡胶塑料滑动磨擦磨损实验机或目标参在热惯性,或现有控制装备的速度遭到限制,测温仪的响应时间就能够放宽要求了。

  4。6信号处理功能

  鉴于离散进程(如零件生产)和连续进程不同,所以要求红外测温仪具有多信号处理功能(如峰值保持、谷值保持、平均值)可供选用,如测温传送带上的瓶子时,就要用峰值保持,其温度的输出信号传送至控制器" target="_blank" href="http://www。18show。cn/search/product_0_101__0_0_0_0_0_1。html">控制器内。否则测温仪读出瓶子之间的较低的温度值。若用峰值保持,设置测温仪响应时间稍擅长瓶子之间的时间间隔,这样最少有1个瓶子总是处于丈量当中。

  4.7环境条件斟酌

  测温仪所处的环境条件对丈量结果有很大影响,应予斟酌并适当解决,否则会影响测温精度乃至引发破坏。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、空气冷却系紫外光老化实验机统、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。在肯定附件时,应尽量要求标准化服务,以下降安装本钱。当在噪声、电磁场、震动或难以接近环境条件下,或其他卑劣条件下,烟雾、灰尘或其他颗粒下降丈量能量信信号时,光纤双色测温仪是最好选择。比色测温仪是最好选择。在噪声、电磁场、震动和难以接近的环境条件下,或其他卑劣条件时,宜选择光线比色测温仪。

  在密封的或危险的材料利用中(如容器或真空箱),测温仪通过窗口进行观测。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。还要肯定操作工是不是也需要通过窗口进行视察,因此要选择适合的安装位置和窗口材料,避免相互影响。在低温丈量利用中,通经常使用Ge或Si材料作为窗口,不透可见光,人眼不能通过窗口视察目标。如操作员需要通过窗口目标,应采取既透红外辐射又透过可见光的光学材料,如应采取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,可选用本征安全型红外测温仪,从而在1定浓度的易燃气体环境中进行安全丈量和监视。

  在环境条件卑劣复杂的情况下,可以选择测温头和显示器分开的系统,以便于安装和配置。可选择与现行控制装备相匹配的信号输出情势。

  4。8红外辐射测温仪的标定

  红外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。

红外测温仪工作原理及应用(二)
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