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紅外線測溫儀選型及使用需知

更新時間:2018-01-13點擊次數:1932

  紅外線測溫儀選型及使用需知

    溫度是度量物體冷熱程度的一個物理量,是工業生產中很普遍、很重要的一個熱工參數,許多生產工藝過程要求對溫度進行監視和控制。某些設備的運行狀態是否正常會在溫度方面有明顯的反映,從而根據溫度值的變化可以了解機電設備的運轉狀態及其故障。 而溫度不能直接測量,必須借助物體的某些物理性質來間接地測量,紅外測溫作為一種常用的測溫技術具有很明顯的優勢。

紅外測溫儀特點 
    紅外測溫是一種非接觸式測溫技術,它具有以下 特點: (1)非接觸測量; (2)反應時間快,十分之幾秒; (3)靈敏度高,0.1℃ 的溫度分辨率和毫米級的空 間分辨率; (4)測溫范圍廣,零下幾十度到上千度。 由于測量時無需接觸被測物體,因此可安全地檢 測難以接觸的物體的溫度,并且對被測物體無污染和 損壞。 便攜式紅外線溫儀由于隨身攜帶方便,操作簡便, 能用于多方面的目標溫度檢測,被廣泛應用于設備故 障診斷、暖通、鐵路、石油、化工、冶金、玻璃、金屬加工 等領域。本文從紅外測溫的基本原理出發,重點談談 如何提高紅外測溫儀的準確性。

紅外線測溫儀原理
    紅外線是一種不可見光,它具有很強的熱效應。 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測量物質溫度就是紅外測溫。 紅外測溫遵循的基本原理和依據為斯蒂芬一彼爾茲曼定律。該定律給出了物質溫度與輻射能量之間的關系式中: 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(5.67 X 10 W/(m ·K ));卜物體的溫度(K)。 由上式可知:根據物體發射的輻射功率(探測器測 量出)和它的比輻射率(查表或實驗得到),按照上面 的公式就可求出它的溫度。

紅外線測溫儀選型及使用需知
    確定測溫范圍:測溫范圍是 重要的一個性能指標。如Raytek(雷泰)產品覆蓋范圍為一5O℃ 到3000℃ ,但這不能由一種型號的紅外測溫儀來完成,每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范圍。因此我們要對待測溫度段有一個大致了解,再來決定選擇使用什么型號的測溫儀。被測溫度范圍一定要考慮準確、周全,既不要過窄,也不要過寬。測溫儀測溫范圍越窄,監控溫度的輸出信號分辨率越高,度越高,測溫就更準確。測溫范圍過寬,會降低測溫精度,誤差較大。 
        確定被測物體的發射率:發射率反應了一個物 體輻射紅外光線的能力。因此要根據設定的發射率來 補償不同物體因發射率不同而導致的對測量溫度的影 響。影響發射率的主要因數有:材料種類、表面粗糙 度、理化結構和材料厚度等。實踐中一些物體的發射率能在有關文獻中查到,對于未知發射率的物體,可先用接觸式測溫儀測量物體表面,再用紅外測溫儀測量物體表面,同時調整發射率,使得測量到的溫度與接觸式測溫儀的溫度一致,此時的發射率即為測量物體的發射率。實際上,很多單位還在使用無法調整發射率的便攜式測溫儀,測溫時如不能根據物體材料調整相應發射率會產生過大誤差。
    了解光學分辨率(距離系數):注意測量距離光 學分辨率由D與S之比確定,是測溫儀到目標之間的距離D與測量靶點直徑S之比。如果測溫儀由于環境條件限制必須在遠離目標之處使用,而又要測量小的目標,就應選擇高光學分辨率的測溫儀。反之,則選擇低光學分辨率的紅外測溫儀。因為光學分辨率越高, 即D:S比值越大,測溫儀的成本也越高。 實際使用中,許多人忽略了測溫儀的光學分辨率。 不管被測目標點直徑s大小,打開激光束對準測量目標就測試。實際上他們忽略了該測溫儀的D:S值的要求,這樣測出的溫度誤差可能很大。測量時應盡量使測量目標充滿測溫儀的整個視場,以確保測量結果的有效性和準確性。
     環境條件的影響:紅外測溫儀的探測器是在環境溫度下工作的,它對紅外輻射能量的接收,會受到工作環境溫度的影響。每種測溫儀有自己的正常工作條 件,因此在使用中,我們應盡量使其達到工作要求。被測目標表面紅外輻射能量是經大氣傳輸到紅外測溫儀里的,這就會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。輻射能量傳輸的衰減隨距離的增大而增加,使得儀器顯示出來的溫度低于被測目標點的實際溫度值,從而造成誤診斷。由此可見,隨著檢測距離增大,大氣影響將會越來越大。如要獲得目標溫度準確性,必須采取如下對策:盡量選擇在環境大氣比較干燥、潔凈的時節進行檢測;在不影響安全的條件下盡可能縮短檢測距離,還要對溫度測量結果進行合理的距離修正,以便測得實際溫度值。 例如,對戶外電力設備進行檢測時,紅外測溫儀接收的紅外輻射除了包括受檢設備相應部位自身發射的輻射以外,還會包括設備其他部位和背景的反射,以及直接射人太陽輻射。這些輻射都將對設備待測部位的溫度造成干擾,對故障檢測帶來誤差。因此盡可能選擇在陰天或者在傍晚日落無光照時問進行。影響測溫準確性的環境因素比較多,大家使用時, 可針對具體精度要求,采取相應的措施。
    清潔鏡頭測溫儀的標定:測溫儀使用一段時 問后,鏡頭上會積留灰塵,這一點易被忽視??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。否則會造成測溫儀所示的溫度低于被測目標的實際溫度。 紅外測溫儀必須定期標定,這樣才能使它正確地顯示出被測目標的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現測溫超差,則需退回廠家或維修中心重新標定。

結論 
    紅外測溫技術是一種非常有效的在線監測手段。 它不但可以通過在線監測發現缺陷,而且還能與其它試驗方法相結合,對故障進行定位,給檢修帶來很大方便。但是不完善的測量會造成測溫誤差過大,起不到監測作用。 目前紅外在線診斷技術還在經驗發展階段。這就要求紅外監測工作者通過各種設備內部故障特性、圖譜的研究和實踐的積累,來不斷地積累經驗,提高診斷準確性。

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