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1 紅外測溫

    所有物體表面都輻射紅外光線,其強度隨其溫度的改變而改變;

    紅外溫度傳感器是由光學系統、光電傳感器、電路、微電腦等組成的溫度測量系統,由光學系統將光信號聚焦到紅外光電傳感器上,經過光電轉換將光信號變成電信號,再經電路放大、采集,并經微電腦處理,最終得到一個溫度值。紅外溫度傳感器的最大好處就是無需接觸被測物體而測量溫度,無論是移動的或難以接觸的物體,都能很容易地進行表面溫度的測量。

1.1 根據測溫原理分類:單色紅外測溫與比色紅外測溫(也稱雙色紅外測溫)。

單色紅外測溫是用一種波長的光電傳感器來感應被測目標的紅外信號,并依據該紅外信號的大小來獲得被測目標的溫度值。而比色紅外測溫是用兩個不同波長的傳感器來感應被測目標的紅外信號,并依據兩路信號的比值來獲得被測目標的溫度。

1.2 目標物體的發射率 表示物體吸收和發射紅外能量的能力。

不同發射率的物體表面,在溫度等其他條件相同的情況下,輻射出來的能量是不一樣的,發射率越高,輻射能量越大。發射率通常在0到1.00之間。例如鏡子的發射率為0.10,而通常所說的黑體的發射率則能達到1.00。要想準確獲得被測目標的真實溫度,應準確設置紅外測溫儀器的發射率。而對于大多數物體的發射率值,可以從“9.附錄-材料發射率表”中查到。

2 影響物質發射率的因素

(1)物質的材料 (2)表面特性;表面質量(光亮、粗糙、氧化、噴砂),幾何形狀(平面、凹面、凸面)

2.2確定輻射率的方法

(1)使用RTD(PT100)、熱電偶,或者任何其他合適的方法確定物體材料的實際溫度。然后,測量物體的溫度并調整輻射率設置,直至達到正確的溫度值。從而得到被測物體的正確的輻射率。

(2)如果有可能的話,在物體表面涂一層黑色啞光漆。這種漆的輻射率為0.95。然后使用輻射率設置為0.95的儀器測量涂漆區域的溫度。最后測量物體相鄰區域的溫度并調整輻射率直至溫度相同為止,從而得到被測物體的正確的輻射率。

 

3 單色紅外測溫與比色紅外測溫在應用上的差異

單色紅外測溫 如前所述,單色紅外測溫,要想準確測得被測目標的真實溫度,需要考慮包括發射率在內的很多因素。首先,考慮通道上有無衰減(一般指玻璃窗口、煙霧、水蒸氣和灰塵),如果無衰減,則設置儀器的發射率值,使其等于或接近被測材料的實際發射率。若儀器的發射率值大于被測材料的實際發射率,測溫值會比真實溫度值低。如果通道上還有衰減,設置發射率時,還應該考慮通道上的衰減,可以將衰減系數乘以材料的發射率作為新的發射率值進行設置。其次,瞄準時,目標一定要充滿測溫區域,調焦要到位。

由于準確獲得有些被測材料的發射率有時是很困難的,單色測溫實際上是在做相對測溫,關注的是測溫的重復性。在重復性方面,它要比比色測溫好一些。

 

比色紅外測溫

(1) 由比色紅外測溫原理可以知道,由于材料表面的發射率,通道上的玻璃窗口、煙霧、水蒸氣和灰塵對兩路的信號影響量是一樣的,因此,兩路信號在進行比值運算時,已基本上將上述干擾因素消除掉。這樣比色紅外測溫在測溫時不用關心材料表面的發射率,或通道上是否有窗口等因素,就可以比較準確的測得目標的溫度。這是與單色測溫最本質的區別。

(2) 當目標不能充滿時,比色測溫也可以正常測量。

 

4 影響準確測溫的因素:

  測量角度,是否在允許范圍內;

 是否正確瞄準調焦。不準確的瞄準,將可能導致測溫不正常;

 選擇的光譜范圍(波長)是否合適,對于測量有玻璃窗口的容器內目標時,光譜范圍不能選擇8~14μm,而應選擇1μm附近的;

 有無窗口玻璃,窗口玻璃對紅外能量有衰減,因此會使單色測溫值偏低(可通過調整發射率值來修正);而對比色測溫值基本沒有影響;

 煙霧、水蒸氣、灰塵。

 





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