紅外線測(cè)溫儀選型及使用需知

  紅外線測(cè)溫儀選型及使用需知

    溫度是度量物體冷熱程度的一個(gè)物理量，是工業(yè)生產(chǎn)中很普遍、很重要的一個(gè)熱工參數(shù)，許多生產(chǎn)工藝過(guò)程要求對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)視和控制。某些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常會(huì)在溫度方面有明顯的反映，從而根據(jù)溫度值的變化可以了解機(jī)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及其故障。 而溫度不能直接測(cè)量，必須借助物體的某些物理性質(zhì)來(lái)間接地測(cè)量,紅外測(cè)溫作為一種常用的測(cè)溫技術(shù)具有很明顯的優(yōu)勢(shì)。

紅外測(cè)溫儀特點(diǎn) 
    紅外測(cè)溫是一種非接觸式測(cè)溫技術(shù)，它具有以下 特點(diǎn)： （1）非接觸測(cè)量； （2）反應(yīng)時(shí)間快，十分之幾秒； （3）靈敏度高，0．1℃ 的溫度分辨率和毫米級(jí)的空 間分辨率； （4）測(cè)溫范圍廣，零下幾十度到上千度。 由于測(cè)量時(shí)無(wú)需接觸被測(cè)物體，因此可安全地檢 測(cè)難以接觸的物體的溫度，并且對(duì)被測(cè)物體無(wú)污染和 損壞。 便攜式紅外線溫儀由于隨身攜帶方便，操作簡(jiǎn)便， 能用于多方面的目標(biāo)溫度檢測(cè)，被廣泛應(yīng)用于設(shè)備故 障診斷、暖通、鐵路、石油、化工、冶金、玻璃、金屬加工 等領(lǐng)域。本文從紅外測(cè)溫的基本原理出發(fā)，重點(diǎn)談?wù)?如何提高紅外測(cè)溫儀的準(zhǔn)確性。

紅外線測(cè)溫儀原理
    紅外線是一種不可見光，它具有很強(qiáng)的熱效應(yīng)。 自然界里任何物體，只要它的溫度高于零度（一 273~C）都能輻射紅外線。利用物體的紅外輻射來(lái)測(cè)量物質(zhì)溫度就是紅外測(cè)溫。 紅外測(cè)溫遵循的基本原理和依據(jù)為斯蒂芬一彼爾茲曼定律。該定律給出了物質(zhì)溫度與輻射能量之間的關(guān)系式中： E一物體的輻射功率（W／m ）； 仃一材料的比輻射率； s一斯蒂芬一彼爾茲曼常數(shù)（5．67 X 10 W／（m ·K ））；卜物體的溫度（K）。 由上式可知：根據(jù)物體發(fā)射的輻射功率（探測(cè)器測(cè) 量出）和它的比輻射率（查表或?qū)嶒?yàn)得到），按照上面 的公式就可求出它的溫度。

紅外線測(cè)溫儀選型及使用需知
    確定測(cè)溫范圍：測(cè)溫范圍是 重要的一個(gè)性能指標(biāo)。如Raytek（雷泰）產(chǎn)品覆蓋范圍為一5O℃ 到3000℃ ，但這不能由一種型號(hào)的紅外測(cè)溫儀來(lái)完成，每種型號(hào)的測(cè)溫儀都有自己特定的測(cè)溫范圍。因此我們要對(duì)待測(cè)溫度段有一個(gè)大致了解，再來(lái)決定選擇使用什么型號(hào)的測(cè)溫儀。被測(cè)溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全，既不要過(guò)窄，也不要過(guò)寬。測(cè)溫儀測(cè)溫范圍越窄，監(jiān)控溫度的輸出信號(hào)分辨率越高，度越高，測(cè)溫就更準(zhǔn)確。測(cè)溫范圍過(guò)寬，會(huì)降低測(cè)溫精度，誤差較大。 
        確定被測(cè)物體的發(fā)射率：發(fā)射率反應(yīng)了一個(gè)物 體輻射紅外光線的能力。因此要根據(jù)設(shè)定的發(fā)射率來(lái) 補(bǔ)償不同物體因發(fā)射率不同而導(dǎo)致的對(duì)測(cè)量溫度的影 響。影響發(fā)射率的主要因數(shù)有：材料種類、表面粗糙 度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等。實(shí)踐中一些物體的發(fā)射率能在有關(guān)文獻(xiàn)中查到，對(duì)于未知發(fā)射率的物體，可先用接觸式測(cè)溫儀測(cè)量物體表面，再用紅外測(cè)溫儀測(cè)量物體表面，同時(shí)調(diào)整發(fā)射率，使得測(cè)量到的溫度與接觸式測(cè)溫儀的溫度一致，此時(shí)的發(fā)射率即為測(cè)量物體的發(fā)射率。實(shí)際上，很多單位還在使用無(wú)法調(diào)整發(fā)射率的便攜式測(cè)溫儀，測(cè)溫時(shí)如不能根據(jù)物體材料調(diào)整相應(yīng)發(fā)射率會(huì)產(chǎn)生過(guò)大誤差。
    了解光學(xué)分辨率（距離系數(shù)）：注意測(cè)量距離光 學(xué)分辨率由D與S之比確定，是測(cè)溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測(cè)量靶點(diǎn)直徑S之比。如果測(cè)溫儀由于環(huán)境條件限制必須在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處使用，而又要測(cè)量小的目標(biāo)，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測(cè)溫儀。反之，則選擇低光學(xué)分辨率的紅外測(cè)溫儀。因?yàn)楣鈱W(xué)分辨率越高， 即D：S比值越大，測(cè)溫儀的成本也越高。 實(shí)際使用中，許多人忽略了測(cè)溫儀的光學(xué)分辨率。 不管被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)直徑s大小，打開激光束對(duì)準(zhǔn)測(cè)量目標(biāo)就測(cè)試。實(shí)際上他們忽略了該測(cè)溫儀的D：S值的要求，這樣測(cè)出的溫度誤差可能很大。測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量使測(cè)量目標(biāo)充滿測(cè)溫儀的整個(gè)視場(chǎng)，以確保測(cè)量結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。
     環(huán)境條件的影響：紅外測(cè)溫儀的探測(cè)器是在環(huán)境溫度下工作的，它對(duì)紅外輻射能量的接收，會(huì)受到工作環(huán)境溫度的影響。每種測(cè)溫儀有自己的正常工作條 件，因此在使用中，我們應(yīng)盡量使其達(dá)到工作要求。被測(cè)目標(biāo)表面紅外輻射能量是經(jīng)大氣傳輸?shù)郊t外測(cè)溫儀里的，這就會(huì)受到大氣中的水蒸汽、二氧化碳、 一氧化碳等氣體分子的吸收而衰減和空氣中懸浮微粒的散射而衰減。輻射能量傳輸?shù)乃p隨距離的增大而增加，使得儀器顯示出來(lái)的溫度低于被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際溫度值，從而造成誤診斷。由此可見，隨著檢測(cè)距離增大，大氣影響將會(huì)越來(lái)越大。如要獲得目標(biāo)溫度準(zhǔn)確性，必須采取如下對(duì)策：盡量選擇在環(huán)境大氣比較干燥、潔凈的時(shí)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)；在不影響安全的條件下盡可能縮短檢測(cè)距離，還要對(duì)溫度測(cè)量結(jié)果進(jìn)行合理的距離修正，以便測(cè)得實(shí)際溫度值。 例如，對(duì)戶外電力設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，紅外測(cè)溫儀接收的紅外輻射除了包括受檢設(shè)備相應(yīng)部位自身發(fā)射的輻射以外，還會(huì)包括設(shè)備其他部位和背景的反射，以及直接射人太陽(yáng)輻射。這些輻射都將對(duì)設(shè)備待測(cè)部位的溫度造成干擾，對(duì)故障檢測(cè)帶來(lái)誤差。因此盡可能選擇在陰天或者在傍晚日落無(wú)光照時(shí)問(wèn)進(jìn)行。影響測(cè)溫準(zhǔn)確性的環(huán)境因素比較多，大家使用時(shí)， 可針對(duì)具體精度要求，采取相應(yīng)的措施。
    清潔鏡頭和測(cè)溫儀的標(biāo)定：測(cè)溫儀使用一段時(shí) 問(wèn)后，鏡頭上會(huì)積留灰塵，這一點(diǎn)易被忽視?？捎们鍧嵡虼等ケ砻鎵m?；蚴褂脻崈舻拿藓炚瓷僭S水清潔鏡頭表面。否則會(huì)造成測(cè)溫儀所示的溫度低于被測(cè)目標(biāo)的實(shí)際溫度。 紅外測(cè)溫儀必須定期標(biāo)定，這樣才能使它正確地顯示出被測(cè)目標(biāo)的溫度。如果所用的測(cè)溫儀在使用中出現(xiàn)測(cè)溫超差，則需退回廠家或維修中心重新標(biāo)定。

結(jié)論 
    紅外測(cè)溫技術(shù)是一種非常有效的在線監(jiān)測(cè)手段。 它不但可以通過(guò)在線監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)缺陷，而且還能與其它試驗(yàn)方法相結(jié)合，對(duì)故障進(jìn)行定位，給檢修帶來(lái)很大方便。但是不完善的測(cè)量會(huì)造成測(cè)溫誤差過(guò)大，起不到監(jiān)測(cè)作用。 目前紅外在線診斷技術(shù)還在經(jīng)驗(yàn)發(fā)展階段。這就要求紅外監(jiān)測(cè)工作者通過(guò)各種設(shè)備內(nèi)部故障特性、圖譜的研究和實(shí)踐的積累，來(lái)不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，提高診斷準(zhǔn)確性。