Инфрачервената технология за измерване на температурата играе важна роля в контрола и мониторинга на качеството на продуктите, онлайн диагностиката на неизправности на оборудването, защитата на безопасността и пестенето на енергия. През последните две десетилетия безконтактните инфрачервени термометри се развиха бързо в технологиите, тяхната производителност непрекъснато се подобрява, обхватът им на приложение непрекъснато се разширява и пазарният им дял се увеличава всяка година. В сравнение с контактния метод за измерване на температурата, инфрачервеното измерване на температурата има предимствата на бързо време за реакция, безконтактно, безопасно използване и дълъг експлоатационен живот.
Безконтактните продукти за измерване на температурата на инфрачервено лъчение на компанията Baytek (Lei Tai) включват преносими, онлайн и сканиращи три серии и имат разнообразие от допълнителни аксесоари и съответен компютърен софтуер, всяка серия има различни модели и спецификации. Сред различните видове термометри с различни спецификации, за потребителите е много важно да изберат правилния модел инфрачервен термометър. Тук са само стъпките за мислене как да изберете правилно модела на термометъра за справка на купувача.
Как работят инфрачервените термометри
Разбирането на принципа на работа, техническите показатели, условията на работа в околната среда, работата и поддръжката на груповия инфрачервен термометър е да помогне на потребителите да изберат и използват правилно инфрачервения термометър.
Всички обекти с температура по-висока от ** нула непрекъснато излъчват енергия от инфрачервено лъчение в околното пространство. Характеристиките на инфрачервеното излъчване на даден обект - големината на лъчистата енергия и нейното разпределение по дължина на вълната - са тясно свързани с повърхностната му температура. Следователно, чрез измерване на инфрачервената енергия, излъчвана от самия обект, температурата на неговата повърхност може да бъде точно определена, което е обективната основа, на която се основава измерването на температурата на инфрачервеното лъчение.
Закон за излъчване на черно тяло:
Черното тяло е идеализиран радиатор, който поглъща всички дължини на вълните на лъчиста енергия, няма отражение или предаване на енергия и има коефициент на излъчване 1 на повърхността си. Трябва да се отбележи, че в природата няма реално черно тяло, но за да се изясни и получи законът за разпределение на инфрачервеното лъчение, трябва да се избере подходящ модел в теоретичните изследвания, който е предложеният квантован осцилаторен модел на излъчване от телесната кухина от Планк, което води до закона на Планк за лъчението на черното тяло, тоест спектралното лъчение на черното тяло, изразено в дължина на вълната, е отправната точка на всички теории за инфрачервеното лъчение, така че се нарича закон за лъчението на черното тяло.
Влиянието на излъчвателната способност на обекта върху радиационната термометрия:
Действителните обекти, които съществуват в природата, почти никога не са черни тела. Количеството радиация на всички действителни обекти зависи не само от дължината на вълната на излъчване и температурата на обекта, но и от вида на материала, който съставлява обекта, метода на подготовка, термичния процес и състоянието на повърхността и условията на околната среда . Следователно, за да може законът за излъчване на черното тяло да се прилага за всички практически обекти, трябва да се въведе фактор на пропорционалност, свързан със свойствата на материала и състоянието на повърхността, а именно излъчвателната способност. Този коефициент представлява колко близко е топлинното излъчване на действителен обект до това на черно тяло и има стойност между нула и стойност по-малка от 1. Според закона за излъчването, стига да е известна емисионната способност на материала , характеристиките на инфрачервеното излъчване на всеки обект могат да бъдат известни.
Основните фактори, влияещи върху излъчването са:
Вид на материала, грапавост на повърхността, физикохимична структура и дебелина на материала и др.
Когато се използва термометър с инфрачервено лъчение за измерване на температурата на целта, първо трябва да се измери инфрачервеното лъчение на целта в неговия диапазон на дължина на вълната и след това температурата на измерената цел трябва да се изчисли от термометъра. Монохроматичните термометри са пропорционални на количеството радиация в лентата: двуцветните термометри са пропорционални на съотношението на радиацията в двете ленти.
Инфрачервена система:
Инфрачервеният термометър се състои от оптична система, фотодетектор, усилвател на сигнала, обработка на сигнала, изходен дисплей и други части. Оптичната система концентрира енергията на инфрачервеното излъчване на целта в своето зрително поле, а размерът на зрителното поле се определя от оптичните части на термометъра и техните позиции. Инфрачервената енергия се фокусира върху фотодетектор и се преобразува в съответен електрически сигнал. Сигналът се преобразува в стойността на температурата на измерената цел, след като бъде коригиран от усилвателя и веригата за обработка на сигнала и се коригира според алгоритъма на вътрешната терапия на инструмента и целевата излъчвателна способност.
Изборът на инфрачервени термометри може да бъде разделен на три аспекта:
Показатели за ефективност, като температурен диапазон, размер на петна, работна дължина на вълната, точност на измерване, време за реакция и др.; среда и условия на работа, като околна температура, прозорец, дисплей и изход, защитни аксесоари и др.; други опции, като лекота на използване, поддръжка и калибриране, ефективност и цена и т.н., също оказват известно влияние върху избора на термометър. С технологията и непрекъснатото развитие, най-добрият дизайн и новите постижения в инфрачервените термометри предоставят на потребителите разнообразие от функционални и многофункционални инструменти, разширявайки избора.
Определете температурния диапазон:
Диапазонът на измерване на температурата е най-важният показател за ефективност на термометъра. Например продуктите на Raytek покриват диапазона от -50 градуса - плюс 3000 градуса, но това не може да се направи от един тип инфрачервен термометър. Всеки модел термометър има свой специфичен температурен диапазон. Следователно измереният от потребителя температурен диапазон трябва да се счита за точен и изчерпателен, нито твърде тесен, нито твърде широк. Съгласно закона за излъчването на черното тяло, промяната на лъчистата енергия, причинена от температурата в късата вълнова лента на спектъра, ще надвиши промяната на лъчистата енергия, причинена от грешката на излъчване.
Определете целевия размер:
Според принципа инфрачервените термометри могат да бъдат разделени на монохроматични термометри и двуцветни термометри (радиационни колориметрични термометри). За монохроматичен термометър площта на целта, която ще се измерва, трябва да запълва зрителното поле на термометъра по време на измерване на температурата. Препоръчително е размерът на измерената цел да надвишава 50 процента от зрителното поле. Ако размерът на целта е по-малък от зрителното поле, фоновата лъчиста енергия ще навлезе в аудио-визуалния клон на термометъра, за да попречи на отчитането на измерването на температурата, което ще доведе до грешки. Обратно, ако целта е по-голяма от зрителното поле на термометъра, термометърът няма да бъде повлиян от фона извън зоната на измерване.
За двуцветния термометър Raytek температурата се определя от съотношението на лъчистата енергия в две независими ленти с дължина на вълната. Следователно, когато измерената цел е малка и не е пълна с обекта и наличието на дим, прах и препятствия по пътя на измерване ще намали радиационната енергия, това няма да повлияе на резултатите от измерването. Дори когато енергията е намалена с 95 процента, необходимата точност на измерване на температурата все още може да бъде гарантирана. За малка цел, която е в движение или вибрира, понякога се движи в зрителното поле или може частично да се измести извън зрителното поле, при тези условия използването на двуцветен термометър е най-добрият избор. Ако е невъзможно директно насочване между термометъра и целта, измервателният канал е извит, тесен, запушен и т.н., двуцветният оптичен термометър е най-добрият избор. Това се дължи на неговия малък диаметър и гъвкавост за предаване на енергия от оптично излъчване през извити, блокирани и нагънати канали, като по този начин позволява измерване на цели, които са трудни за достъп, тежки условия или близо до електромагнитни полета.
Определяне на оптична разделителна способност (разстояние и чувствителност)
Оптичната разделителна способност се определя от съотношението на D към S, което е съотношението на разстоянието D между термометъра и целта и диаметъра на измервателната точка, S. Ако термометърът трябва да бъде инсталиран далеч от целта поради околната среда условия и трябва да се измерват малки цели, трябва да се избере термометър с висока оптична разделителна способност. Колкото по-висока е оптичната разделителна способност, толкова по-високо е съотношението D:S, толкова по-висока е цената на термометъра.
Определете обхвата на дължината на вълната:
Емисионната способност и повърхностните свойства на целевия материал определят спектралната реакция или дължината на вълната на термометъра. За сплавните материали с висока отразяваща способност има ниска или различна емисионна способност. В района на висока температура най-добрата дължина на вълната за измерване на метални материали е близката до инфрачервената светлина и може да бъде избрана дължина на вълната 0.18-1.0μm. Други температурни зони могат да избират 1,6 μm, 2,2 μm и 3,9 μm дължини на вълната. Тъй като някои материали са прозрачни при определени дължини на вълната, инфрачервената енергия ще проникне през тези материали, така че за този материал трябва да се изберат специални дължини на вълната. Например, за измерване на вътрешната температура на стъклото е избрана дължина на вълната от 10 μm, 2,2 μm и 3,9 μm (тестваното стъкло трябва да е много дебело, в противен случай ще премине); дължината на вълната от 5.0 μm е избрана за измерване на вътрешната температура на стъклото; дължината на вълната от 8-14 μm е подходяща за ниска зона на измерване; Дължината на вълната от 3,43 μm е избрана за измерване на полиетиленов пластмасов филм, а дължината на вълната от 4,3 μm или 7,9 μm е избрана за полиестер. Ако дебелината надвишава 0.4 mm, се избира дължина на вълната от 8-14 μm; например, тяснолентовата дължина на вълната 4.24-4.3 μm се използва за измерване на C02 в пламъка, тяснолентовата дължина на вълната 4,64 μm се използва за измерване на C0 в пламъка, а дължината на вълната 4,47 μm се използва за измерете N02 в пламъка.
Определете времето за реакция:
Времето за реакция представлява скоростта на реакция на инфрачервения термометър към промяната на измерената температура, която се определя като времето, необходимо за достигане на 95 процента от енергията на максималното отчитане. Той е свързан с времеконстантата на фотодетектора, веригата за обработка на сигнала и системата за показване. Времето за реакция на новия инфрачервен термометър на bytek може да достигне 1ms. Това е много по-бързо от контактния метод за измерване на температурата. Ако скоростта на движение на целта е много висока или при измерване на целта с бързо нагряване, трябва да се избере инфрачервеният термометър с бърза реакция, в противен случай няма да се постигне достатъчна реакция на сигнала, което ще намали точността на измерване. Не всички приложения обаче изискват инфрачервени термометри с бърза реакция. За стационарни или целеви топлинни процеси с топлинна инерция, времето за реакция на термометъра може да бъде намалено. Следователно изборът на време за реакция на инфрачервения термометър трябва да бъде адаптиран към ситуацията на измерваната цел.
Функция за обработка на сигнала:
Измерването на дискретни процеси (като производство на части) е различно от непрекъснатите процеси, като изисква инфрачервените термометри да имат функции за обработка на сигнала (като задържане на пик, задържане на долина, средна стойност). Например, когато се измерва стъклото на конвейерната лента, е необходимо да се използва пиково задържане и изходният сигнал за неговата температура се предава на контролера.
Условия на околната среда, които трябва да се имат предвид:
Условията на околната среда на термометъра оказват голямо влияние върху резултатите от измерването, което трябва да се вземе предвид и правилно да се разреши, в противен случай това ще повлияе на точността на измерване на температурата и дори ще причини повреда на термометъра. Когато температурата на околната среда е твърде висока и има прах, дим и пара, могат да се използват аксесоари като защитни якета, водно охлаждане, системи за въздушно охлаждане и пречистватели на въздуха, предоставени от производителя. Тези аксесоари могат ефективно да разрешат въздействието върху околната среда и да защитят термометъра за точно измерване на температурата. При идентифициране на аксесоари трябва да се изискват стандартизирани услуги, доколкото е възможно, за да се намалят разходите за монтаж. Когато дим, прах или други частици влошават измерения енергиен сигнал, двуцветният термометър е най-добрият избор. При шум, електромагнитни полета, вибрации или недостъпни условия на околната среда, или други тежки условия, оптичните двуцветни термометри са най-добрият избор.
При приложения със запечатани или опасни материали (като контейнери или вакуумни кутии), термометърът наблюдава през прозорец. Материалът трябва да има достатъчна якост и да преминава работния диапазон на дължината на вълната на използвания термометър. Необходимо е също така да се определи дали операторът също трябва да наблюдава през прозореца, така че изберете подходящото място за монтаж и материал на прозореца, за да избегнете взаимно влияние. При приложения за измерване на ниска температура Ge или Si материали обикновено се използват като прозорци, които са непрозрачни за видимата светлина и човешкото око не може да наблюдава целта през прозореца. Ако операторът трябва да премине през целта на прозореца, трябва да се използва оптичен материал, който пропуска както инфрачервено лъчение, така и видима светлина. Например, оптичен материал, който пропуска както инфрачервено лъчение, така и видима светлина, като ZnSe или BaF2, трябва да се използва като материал за прозорец.
Лесен за работа и лесен за използване:
Инфрачервените термометри трябва да бъдат интуитивни, лесни за работа и лесни за използване от операторите. Сред тях преносимият инфрачервен термометър е малък, лек и преносим инструмент за измерване на температурата, който интегрира измерване на температура и извеждане на дисплея. Панелът на дисплея може да показва температура и да извежда различна информация за температурата, а някои могат да се управляват от дистанционно управление или компютърна софтуерна програма.
В случай на тежки и сложни условия на околната среда може да се избере система с отделна глава за измерване на температурата и дисплей за лесна инсталация и конфигурация. Формата на изходния сигнал, която съответства на текущото контролно оборудване, може да бъде избрана.
Калибриране на термометри с инфрачервено лъчение:
Инфрачервените термометри трябва да бъдат калибрирани, за да показват правилно температурата на измерваната цел. Ако използваният термометър е извън толеранса при употреба, той трябва да бъде върнат на производителя или сервизния център за повторно калибриране.
