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红外测温仪的测量原理标准和运用实例

发布于:2013/10/15 9:47:26

关键词:传感器,仪器,光电,电器,金属,电缆,温度计,过滤,玻璃,电磁

简   介:用红外测温仪进行非接触温度测量有不少的优点,它的使用范围从非常小或难以接触到的物体至腐蚀性的化学物跟敏感的表面物。本文将讨论此优点,提供正确选择红外测温仪的决定性等加以介绍使用范畴。因为原子跟分子的运...

  用红外测温仪进行非接触温度测量有不少的优点,它的使用范围从非常小或难以接触到的物体至腐蚀性的化学物跟敏感的表面物。本文将讨论此优点,提供正确选择红外测温仪的决定性等加以介绍使用范畴。因为原子跟分子的运动,每一物体都会辐射电磁波,对非接触温度测量最重要的波长或光谱范围是在0.2至2.0μm。这一范围内的自然射线,人们称作为热辐射或红外线。

  由被测物辐射的红外线所进行温度测量的测试仪器,按照德国工业标准DIN16160被称为辐射温度计,辐射测温仪或红外测温仪。这些名称也适使用于那些由被测体辐射的可见彩色射线所进行温度测量的仪器,及由相对频谱的辐射密度导出温度的仪器。

  一、红外测温仪温度测量的优点

  通过接收被测体辐射的红外线而进行的非接触温度测量有不少的优点。这样那些难以接触到或运动着的物体就可毫无问题的进行温度测量,如传热性能差的或非常小的热容量材料。红外测温仪很短的响应时间能快速地完成有效调节回路。测温仪不具有会磨损的部件,因而就不存在如运用温度计所存在的连续费用。特殊是在非常小的被测物体,如用接触测量,因为物体的导热性将产生非常大的测量误差。这里可毫无疑问的运用测温仪,及使用于腐蚀性的化学物或敏感的表层,如在油漆,纸张跟塑料轨上。通过远距离的摇控测量,可远离风险区域,使操作人员无风险性。

  二、红外测温仪的原理构造

  把从被测物接收的红外线,由透镜经过滤波器聚焦在检波器上。检波器通过被测物辐射密度的积分,产生一个跟温度成比例的电流或电压信号,在这个儿后相连接的电器部件中,把此温度信号线性化,发射率区域的修正,及转换成一个标准的输出信号。

  原理上有便携式测温仪跟固定式测温仪两种,所以,在选择合适的红外测温仪使用于不一样的测量点时,以下的特征将是主要的:

  1、盯准器

  盯准器有此作用,测温仪所指的测量块或测量点能够看见,大面积的被测物能够经常不要盯准器。在小的被测物跟较远的测量距离时,盯准器以透光镜形式带有仪表板刻度或激光指向点是值得推荐的。

  2、透镜

  透镜肯定测温仪的被测点,对大面积的物体来说,一般带有固定焦距的测温仪足够能够。但在测量距离远离聚焦点时,测量点边缘的图像将不清楚。为此,采纳变焦镜更好,在所提供的变焦范围内,测温仪可调整测量距离,最新的测温仪带有变焦的可替换镜头,近透镜跟远透镜可不需校准复检进行更换。

  3、传感器,即光谱接收器

  温度是跟波长成反比的。在低物体温度时,对长波光谱区域敏感的传感器(热膜传感器或热电传感器)是很合适的,在高温度时,将用对短波敏感受的,由锗,硅,铟-镓等组成的光电传感器。

  在选择光谱敏感性时,还要考虑对氢气跟二氧化碳的吸收光谱带。在一定的波长范围内,即所谓的“大气层窗”,H2跟CO2对红外线几乎是穿透的,所以测温仪的光变敏感性必须在这个儿范围内,以便排除大气层浓度变化带来的影响,在测量薄膜或玻璃时,还要考虑到这些材料在一定波长内不易穿透的。为了避免背景光线引起的测量误差,使用相宜的,只接收表面温度的传感器,金属有此物理特性,发射率随着波长的减小而增大,经验而谈,测量金属的温度,一般选择最短的测量波长。

  三、发展趋向

  如不少的传感技术领域,测温仪的发展趋向也走势小型的,精致的造型,圆型的,带有中央螺纹的外壳是最理想地安装于机器跟设备的造型,这一发展趋向的完成,是通过继续的电器部件微型化,及高度的微积分使得愈来愈小的,愈来愈精巧的电器部件浓缩于愈来愈小的空间。跟过去模拟技术比较,通过微控件的应用,提升了检波器信号线性化高度的精密性,因而也提升了仪器的精确度。

  市场供应需要快速的,价廉的测量值接收,它能直接输出一个跟温度成比例的,线性的电流/电压信号,测量值得处理,如平整功能,特别值储存,或边界接触将放置在智能显示器,调节器或SPS(程序控制器)上,通过电缆外接的发射率调整,能够风险区外,即使机器开动着,也可修正,这时也可由SPS来调整。通过身控件的使用,目前可毫无问题地完成数据总线接口,但网络连接至今还未完成,对信号的不断处理,还延用过去的标准模拟信号。在检波器段,用了新的材料作光电传感器,证实了敏感性的提升,乃至分辨率的提升。在热膜传感器中,新的传感器只需要更短的调整时间,带盯准器测温仪的最新发展,是变焦的更换镜头,不用校准复检即可替换,对不一样的测量位置用同一基础仪器,节省了仓库管理费用。

  四、选择测温仪的主要标准

  测温仪的使用主要由测量范围所决定,不论是测量电压,还是测量区域的始值,都应跟测量工作的要求相符,选择愈大的测量电压,分辨率就俞小,因而准确性就差,特殊在低测量温度始值时,选用大的测量电压,准确性将成倍的减小,因而值得推荐的是,选择可能的最小测量电压。

  测量区域的始值时决定了光谱的敏感性,以至也决定了检波器的型号,测量的误差因为发射率的错误调整,在短波的传感器要显著地比长波传感器小,因此在热膜传感器(8~14μm)800℃时,因为发射率的错误调整所引起的测量误差,将五倍的大于锗-光电二级管的传感器(1,1~1,6μm)。锗-光电二级管的传感器容许的测量范围从大约250℃起。

  举例介绍,在陶瓷工业或发电厂的燃烧经历,测量范围通常在0~1300℃。为了避免大的误差产生,应这个选用短波检波器的测温仪。尽管它的高测温值从250~1300℃

  另外一个选择合适测温仪的标准是间距比例。这里指的是测量距离跟测量点直径的比例关系,要是被测物小,测量距离大,或所谓的“热点”在大面积上,那就需要大的间距比例。相反要是大面积的测量点,因为传感器对测量点的是间值有一个稳定的输出信号,固选用小的间距比例。

  别的要肯定的是,测温仪是否带盯准器装置,由于盯准器装置将提升50%的成本,这里核心是一个价钱的部下,在大面积的测量物体时,通常能够不要组装进盯准器,代之的是一个外接的盯准器,它将使用于测温仪在安装时的矫正,这样就有价格上优势,众多的测量处只需一个盯准器。

  对小的测量物体或者远离的测量距离就需随时能盯准的可能。在一个带仪表板刻度的透光镜,人们可看清测量点的实际大小,价格低廉的是用激光指向点,但它只能逐点进行测量,在测量闭式炉等相似类时,需要一个透视窗。由此需要决定,测温仪是否需要,及南非要哪些功能?如平整功能,特别值储存,边界接触或电脑接口,为了测温仪的相适于测量物表面,发射率调整的可能有性是必须的,别的的功能能够价廉地通过连接记录仪,调节器或程控机来完成。此外,对某些使用来说,外型结构也是决定因素,在较高的环境温度下,测温仪以镜头只带光学部分,由光导电缆连接电器部分,放置于远离高温地带,优点在于,能够节省冷却装置。

  最后是测温仪型号,是光谱测温仪,还是比率(双色)测温仪,光谱测温仪接收一个波长的辐射密度,跟此不一样的是比率测温仪带双重传感器二个单一的传感器,它将测量二个不一样波长的辐射密度,这二个检波器信号的比便再现温度的比例关系,因为中间介质如蒸汽,灰尘在测温仪的辐射内,或发射率的变动,至一定的范围内,这二条线路不显示信号变动。但单色光谱测温仪将立刻显示此变动,故此率测温仪优先用行管式转炉或在金属制造跟加工业中,辐射干扰较严峻的场合。

(来源:机经网)

关键词:传感器,仪器,光电,电器,金属,电缆,温度计,过滤,玻璃,电磁

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