红外温度计测量原理标准及应用实例

红外温度计测量原理标准及应用实例
红外温度计非接触测温有许多优点。其应用范围从小的或难以触摸的物体到腐蚀性化学品和敏感表面。本文将讨论这一优点，并对红外温度计的正确选择的应用范围作出决定性的说明。由于原子和分子的运动，每个物体都辐射电磁波，对于非接触式温度测量重要的波长或光谱范围zui为0.2-2.0μ；m .这个范围内的自然光线称为热辐射或红外线。

根据德国工业标准DIN16160，通过来自待测物体的红外辐射进行温度测量的测试仪器称为辐射温度计、辐射温度计或红外温度计。这些名称也适用于那些通过被测物体辐射的可见彩色射线测量温度的仪器，以及那些从相对频谱的辐射密度导出温度的仪器。

一、红外温度计测温的优点

通过接收来自被测物体的红外辐射进行非接触式温度测量具有许多优点。这样，那些难以触摸或移动的物体可以被无问题地测量，例如传热性能差或热容量非常小的材料。红外温度计响应时间短，可以快速实现环路的有效调节。温度计没有磨损部件，因此使用温度计没有持续成本。特别是在非常小的被测物体中，例如接触测量，由于物体的导热性，将会有很大的测量误差。毫无疑问，温度计可以在这里使用，也可以用于腐蚀性化学品或敏感表面，如油漆、纸张和塑料导轨。通过远程遥控测量，它可以远离危险区域，这样操作者就不会有危险。

二、红外温度计结构的原理

从被测物体接收的红外线通过滤光器由透镜聚焦在探测器上。检测器通过积分待测物体的辐射密度产生与温度成比例的电流或电压信号，线性化温度信号，校正发射率区域，并将温度信号转换成此后连接的电子元件中的标准输出信号。

原则上，有两种类型的便携式温度计和固定温度计。因此，当为不同的测量点选择合适的红外温度计时，以下特征将是主要特征:

1.视力

瞄准器具有这种功能，温度计所指的测量块或测量点可以被看到，并且对于要测量的大面积物体通常不需要瞄准器。对于要测量的小物体和长测量距离，建议瞄准镜配备透明镜子形式的仪表板刻度或激光指向点。

2.镜头

透镜决定温度计的测量点。对于大面积物体，固定焦距的温度计通常就足够了。然而，当测量距离远离焦点时，测量点边缘的图像将不清晰。因此，较好使用变焦镜头。在给定的变焦范围内，温度计可以调节测量距离。zui的新温度计具有变焦可更换镜头，近镜头和远镜头无需校准和复查即可更换。

3.传感器，即光谱接收器

温度与波长成反比。对长波光谱区敏感的传感器(热膜传感器或热电传感器)适用于低物体温度，对短波敏感的光电传感器由锗、硅、铟镓等组成。，将在高温下使用。

选择光谱灵敏度时，还应考虑氢气和二氧化碳的吸收光谱带。在一定的波长范围内，所谓的& ldquo大气窗。，H2和CO2对红外线几乎是透明的，所以温度计对光线变化的灵敏度必须在这个范围内，为了消除大气浓度变化的影响，在测量薄膜或玻璃时，也要考虑到这些材料在一定波长下不容易穿透。为了避免背景光引起的测量误差，使用了仅接收表面温度的适当传感器。金属具有这种物理性质，发射率随着波长的减小而增加。根据经验，测量金属温度时，一般选择短测量波长。

三.发展趋势

例如，在传感技术的许多领域，温度计的发展趋势也是朝着小的、精致的、带有中心线的圆形外壳发展。zui是理想的机器和设备安装形式。这一发展趋势的实现是通过电子元件的不断小型化和高微积分使越来越小和更精密的电子元件集中在越来越小的空间。与以往的模拟技术相比，微控制器的应用提高了探测器信号线性化高度的精密特性，从而提高了仪器的集成度。

市场供应需要快速廉价的测量值接收。它可以直接输出与温度成比例的线性电流/电压信号。测量值处理，如调平功能、特殊值存储或边界接触，将放置在智能显示器、调节器或SPS(程序控制器)上。通过电缆外部连接的发射率调整，可以在危险区外进行调整。即使机器在运转，它也能被纠正。此时，它也可以通过SPS进行调整。通过使用车身控制，现在可以毫无问题地实现数据总线接口，但是迄今为止还没有实现网络连接。信号的连续处理也扩展了过去的标准模拟信号。在探测器部分，新材料被用作光电传感器，这证明了灵敏度和均匀分辨率的提高。在热膜传感器中，新传感器只需要较短的调整时间。带视觉温度计的zui的新发展是更换变焦镜头，无需校准和复查即可更换。相同的基本仪器用于不同的测量位置，节省了仓库管理成本。

四、选择温度计的主要标准

温度计的应用主要取决于测量范围。测量电压和测量区域的起始值应符合测量工作的要求。测量电压越大，分辨率越小，精度差。特别是当选择低测量温度的起始值时，精度会降低几倍。因此，建议选择可能的zui小测量电压。

测量区域的初始值决定了光谱的灵敏度，甚至检测器的类型。由于发射率调整不正确，测量误差明显小于长波传感器。因此，在热膜传感器(8 ~ 14μ；M)在800℃时，由于发射率调节不当造成的测量误差，传感器(1，1 ~ 1，6μ；m).锗光电二极管传感器的允许测量范围从大约250℃开始。

例如，在陶瓷工业或发电厂的燃烧过程中，测量范围通常为0 ~ 1300℃。为了避免大误差，应选择短波探测器温度计。虽然它的高温测量值在250℃到1300℃之间

选择合适温度计的另一个标准是间距比。这是指测量距离和测量点直径之间的比例关系。如果被测物体小，则测量距离大，即所谓的& ldquo热点。在大面积上，它需要很大的间距比。相反，如果测量点的面积很大，因为传感器对于测量点的中间值具有稳定的输出信号，所以小的间距比是固定的。

此外，应该确定温度计是否装有观察装置，因为观察装置会增加50%的成本。这里的关键是价格的从属关系。当测量大面积物体时，通常不需要组装观察装置，而是在安装过程中使用外部观察装置来校正温度计。因此，价格上有优势。许多测量场所只需要一个观察装置。

对于小的测量物体或测量远处的距离，可以随时瞄准它们。在带有仪表板刻度的透明镜子中，人们可以清楚地看到测量点的实际尺寸。较便宜的方法是用激光指向一点，但它只能逐点测量。当测量封闭炉和类似类型时，需要一个透视窗。因此，需要决定是否需要温度计以及南非需要什么功能。例如，调平功能、特殊值存储、边界接触或计算机接口，为了使温度计适合于测量物体表面，发射率调节的可能性是必要的，并且通过连接记录器、调节器或程序控制的机器可以廉价地实现其他功能。此外，对于某些应用，外部结构也是决定因素。在较高的环境温度下，温度计只有一个带透镜的光学部分，电气部分通过光导电缆连接，光导电缆远离高温区放置。优点是可以节省冷却装置。

zui之后是温度计模型、光谱温度计或比率(双色)温度计。光谱温度计接收一种波长的辐射密度。与此不同，比率温度计有两个带双传感器的单传感器，可以测量两种不同波长的辐射密度。两个检测器信号的比率再现了温度的比例关系。由于中间介质如蒸汽和灰尘在温度计的辐射范围内，或者辐射率变化到一定范围，所以两条线不显示信号变化。然而，单色光谱温度计将立即显示这种变化，因此速率温度计将优先使用管式转换器或在辐射干扰严重的金属制造和加工行业中使用。

五、使用实例

使用不同温度计的可能性非常大。近年来价格的急剧下降开辟了越来越多的应用领域，特别是在低温地区或用来取代一般传统温度计。以下示例概述了使用和解决方案。

1.混凝土加工业

在混凝土加工过程中，温度对凝固时间及其所决定的硬度起着关键作用。特别是对于安全混凝土，必须达到一定的加工温度，接触探头会因水泥机械腐蚀而迅速损坏。然而，温度计可以直接接受搅拌筒的温度或混凝土出口的温度。对于ISO9000的质量检验，温度必须以文件的形式与其他生产参数一起记录。在肮脏的工业环境中，它需要非常坚固的测量透镜，例如防尘和防水透镜。为了保护温度计，使用适当的附件，如轴向间隙喷嘴、光学镜头保护盖和绝缘管。

2.造纸工业

在造纸精炼中，纸轨将在加热的金属辊和涂有塑料层的精整辊之间运行。如果纸的宽度小于辊的宽度，精整辊边缘的温度将远远高于中间的温度，并且中间和边缘之间的温度差不能超过设定温度，否则塑料涂层将被损坏。

为了测量温度，每个框架可以配备三个固定温度计，或者可以使用温度计在观察装置上沿着滚轮的长度移动。由于局部蒸汽很强，需要一个防水温度计和带轴向间隙的喷嘴来自由吹窗户。由于温度的处理需要SPS机，所以通用仪器可以用发射率进行修改。

3.陶瓷工业

为了生产陶瓷材料，有必要了解燃烧过程中温度的变化过程，以达到产品质量一致，避免浪费产品。同时，为了节约能源，有必要将温度控制在极小值以内。到目前为止，温度计是用来测量温度的。它获得室温，这对温度计是有利的。它可以直接测量物体表面的温度，并且在很短的时间内，从而可以精确地测量和保持燃烧温度。

4.冶金工业

在冶金工业中，红外测温应用于各个领域。例如，各种炉体内壁缺陷的诊断、冷却壁损坏的诊断、工艺参数的控制等。通过红外测温，可以准确监测设备状况，延长设备使用寿命，节约能源，降低成本，提高产品质量

因此，传统的温度计将是时代的过时产品。它会随着时间的推移而消失或损坏，因此需要不断更换。然而，温度计没有磨损部件。因此，理论上，它的使用寿命是无限的，所以它更昂贵的投资成本可以在短时间内收回。温度计可以安装在侧面或顶部，以避免倾斜对齐，从而避免温度计仅卡在字母的边缘。轴向间隙喷嘴应避免放置在温度计的透镜上。在环境温度较高的情况下，需要额外的冷却装置。
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