環(huán)境溫度對紅外測溫儀的影響

付廣超

摘 要：在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，溫度測量在監(jiān)測中起著重要作用。其中包括紅外測溫技術(shù)，它們在制造、產(chǎn)品質(zhì)量控制和在線設(shè)備跟蹤方面發(fā)揮著重要作用，探測范圍廣泛采用紅外測溫儀，因?yàn)樗哂蟹墙佑|測量、大尺寸測量、快速溫度測量和高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境溫度;紅外測溫儀;影響

紅外測溫是紅外技術(shù)作為新技術(shù)和方法發(fā)展的結(jié)果。是研究紅外射線產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)。近幾十年來，紅外測溫在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)控、在線設(shè)備故障排除、安全性和能效方面發(fā)揮著重要作用。它被用于電力、食品加工、冶金、石油工業(yè)、醫(yī)藥和科學(xué)研究等許多領(lǐng)域。

一、紅外測溫儀的特點(diǎn)

紅外測溫儀是由光學(xué)系統(tǒng)、探測設(shè)備、信號放大器、處理和視頻傳遞組成的。光學(xué)系統(tǒng)會接收視場的紅外線輻射，紅外輻射聚焦于光學(xué)傳感器，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號。該信號被轉(zhuǎn)換為目標(biāo)溫度的測量值，并用儀器中的算法和目標(biāo)發(fā)射率進(jìn)行校準(zhǔn)，具有以下特性：

1.非接觸性：所測體不得接觸，且所測體的溫度狀態(tài)（場）不得受到影響。

2.寬度測量：紅外測溫儀溫度測量可在零下10到3000攝氏度之間。但請注意，某些紅外測溫儀監(jiān)測端口類型具有一定的溫度范圍。溫度測量范圍越窄，溫度輸出分辨率越高，溫度測量越精確。溫度范圍越寬，溫度測量精度就越低。

3.高靈敏度：紅外輻射具有較高的分辨率，因?yàn)楣饽軅鬟f性能根據(jù)輻射方法變化很大，除非體溫變化很大。

4快速響應(yīng)：I紅外測溫儀的響應(yīng)時間取決于燈光信號的時間常數(shù)、信號處理電路和顯示系統(tǒng)。紅外測溫儀的響應(yīng)時間最長為1毫秒，遠(yuǎn)高于接觸溫度測量。當(dāng)需要快速溫度測量時，此方法更易于使用。

二、紅外測溫儀工作原理

紅外測溫儀接收物體自己發(fā)射的看不見的紅外線輻射。紅外線輻射是電磁波譜中的一部分，包括電磁波、微波、紫外線、R射線和x射線?？梢姽饩€和電磁波之間，存在于這個區(qū)域的紅外線。紅外線的長度為0.78-100μm。事實(shí)上，（0.78-14）μm通常用于測量紅外溫度。根據(jù)波長范圍分為紅外、紅外輻射、遠(yuǎn)程基礎(chǔ)設(shè)施和遠(yuǎn)程基礎(chǔ)設(shè)施。紅外輻射是自然界最常見的電磁輻射之一。在傳統(tǒng)環(huán)境中，每個物體都會產(chǎn)生自己的分子運(yùn)動以及原子和原子不斷發(fā)射熱量的不規(guī)則運(yùn)動。分子和原子移動的越多，輻射就越大。相反，輻射功率越低。溫度高于零的所有物體連續(xù)向周圍空間發(fā)射紅外線。物體的紅外輻射特性：輻射功率的大小和沿波長分布與體的表面溫度密切相關(guān)。因此，物體發(fā)射的紅外強(qiáng)度本身準(zhǔn)確地測量了物體表面溫度，為測量物體的紅外輻射能力提供了客觀的基礎(chǔ)。這是相同溫度和波長下實(shí)體物體單色與黑體輻射的比率，因此也稱為比輻射率。代表性體的輻射能力是一個重要的熱參數(shù)。發(fā)射速度越高，物體發(fā)出的輻射量就越大。大多數(shù)有機(jī)或金屬表面的發(fā)射率介于0.85和0.98之間。對于光潔的金屬表面或拋光對象，發(fā)射率較低。因此，發(fā)射率的主要因素是材料類型、表面加工、物理化學(xué)結(jié)構(gòu)和材料厚度。用紅外輻射溫度計(jì)測量目標(biāo)溫度時，首先測量目標(biāo)段的紅外輻射，然后用溫度計(jì)算得出目標(biāo)溫度。單色溫度計(jì)相對于波段內(nèi)輻射成比例;雙色測溫值與兩個波段的輻射成正比。紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、檢測單元和信號處理組成。光學(xué)系統(tǒng)的主要功能是采集測量的放射性，并與紅外傳感器結(jié)合。紅外線感應(yīng)器被用來將電源線向電信號轉(zhuǎn)換。電信號處理的主要功能是加固微弱的信號，以便能夠顯示或記錄實(shí)測溫度。為了使紅外輻射閥具有較高的輸出信號，該裝置必須具有較高的相對光學(xué)直徑，即具有較高靈敏度的探測器，可采取發(fā)射率校正、環(huán)境溫度補(bǔ)償和精密溫度校準(zhǔn)等措施來提高紅外測溫儀精度。

三、如何精確測量環(huán)境溫度

紅外測溫儀通常使用熱敏電阻來測量環(huán)境溫度并安裝在紅外傳感器中。環(huán)境溫度通常使用以下方法進(jìn)行精確測量：

1.避免熱污染對傳感器熱阻的影響。例如，另一物體或測量物體的操作人員的溫度或輻射源。

2.處理輸入信號采用微處理器和數(shù)字電路。

3.分別處理電壓和熱敏電阻信號（電壓）。

4.由于影響熱阻的參數(shù)值被視為常數(shù)（10到45℃），因此只需更校正標(biāo)稱值（通常為25℃）。

5.校正系數(shù)是通過測量規(guī)定溫度下的熱阻和查表法確定的。表之間的間隔通常不超過2.56℃，并且使用線性插值。

6.在生產(chǎn)校準(zhǔn)過程中，每個傳感器的熱阻通過溫度校正。

7.由于熱敏電阻和溫度有遲滯，當(dāng)環(huán)境溫度變化過快時，可以使用軟件來解決測量誤差。

四、使用紅外測溫儀如何確保測溫精度

對于便攜式UX系列紅外測溫儀，應(yīng)注意透鏡和被測物對象之間的光路上沒有任何水滴、灰塵、煙、蒸汽或其他異物。如果這是不可避免的，則可以通過修正發(fā)射率、峰值或平均測量等功能來改進(jìn)測量。環(huán)境熱輻射源：不能直接太陽光、火或其他熱輻射不得穿透被測物體和測溫儀的反射玻璃，從而干擾測量，導(dǎo)致溫度指示器過高或不穩(wěn)定。視場范圍：對于單色度量，目標(biāo)必須填充度量的視場范圍，否則度量將很低。雙色測量不需要此功能。發(fā)射率：測量物體表面發(fā)射（單色測量）或發(fā)射（雙色測量）的可能精度。根據(jù)測量對象的實(shí)際溫度調(diào)整測量。對于吸收儀器工作軸中峰值的物體（選擇性吸收），不能用雙色測量，只能用單色測量。

概括地說，解決環(huán)境溫度對紅外測量的影響是一個非常復(fù)雜的過程和系統(tǒng)。因此，每個紅外測溫儀都必須有自己的檢驗(yàn)報告或數(shù)據(jù)，說明其制造過程的復(fù)雜性和高昂成本。

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