Anàlisi de l'aplicació moderna de la tecnologia del termòmetre infraroig
El principi de mesura de la temperatura del termòmetre infrarojo és convertir l'energia radiant infraroja emesa per l'objecte en un senyal elèctric. La mida de l'energia radiant infraroja correspon a la temperatura del propi objecte. Segons la mida del senyal elèctric convertit, es pot determinar la temperatura de l'objecte. La tecnologia de mesura de temperatura per infrarojos s'ha desenvolupat per escanejar i mesurar la temperatura de la superfície amb canvis tèrmics, determinar la seva imatge de distribució de temperatura i detectar ràpidament les diferències de temperatura ocultes. Aquesta és la càmera tèrmica d'infrarojos. Les càmeres tèrmiques d'infrarojos es van utilitzar per primera vegada a l'exèrcit. El 2019, TI Corporation dels Estats Units va desenvolupar el primer sistema de reconeixement d'escaneig d'infrarojos del món. Més tard, la tecnologia d'imatge tèrmica infraroja es va utilitzar successivament en avions, tancs, vaixells de guerra i altres armes als països occidentals, com a sistema d'observació tèrmica per a objectius de reconeixement, millora molt la capacitat de cercar i colpejar objectius. La càmera d'imatge tèrmica d'infrarojos produïda per l'empresa sueca AGA ocupa una posició líder en tecnologia civil.
El termòmetre infrarojo es compon d'un sistema òptic, detector fotoelèctric, amplificador de senyal, processament de senyal, sortida de visualització i altres parts. El sistema òptic recull l'energia de la radiació infraroja objectiu al seu camp de visió, i la mida del camp de visió està determinada per les parts òptiques del termòmetre i la seva posició. L'energia infraroja es concentra en un fotodetector i es converteix en un senyal elèctric corresponent. El senyal passa per l'amplificador i el circuit de processament del senyal i es converteix en el valor de temperatura de l'objectiu mesurat després de ser corregit segons l'algorisme del tractament intern de l'instrument i l'emissivitat de l'objectiu.
A la natura, tots els objectes amb una temperatura superior al zero absolut emeten constantment energia de radiació infraroja a l'espai circumdant. La mida de l'energia de radiació infraroja d'un objecte i la seva distribució segons la longitud d'ona tenen una relació molt estreta amb la seva temperatura superficial. Per tant, mesurant l'energia infraroja irradiada pel propi objecte, es pot determinar amb precisió la seva temperatura superficial, que és la base objectiva per a la mesura de la temperatura de la radiació infraroja.
Un cos negre és un radiador idealitzat, que absorbeix totes les longituds d'ona d'energia de radiació, no té cap reflex ni transmissió d'energia i té una emissivitat d'1 a la seva superfície. Tanmateix, els objectes pràctics a la natura gairebé no són cossos negres. Per tal d'aclarir i obtenir la distribució de la radiació infraroja, s'ha de seleccionar un model adequat en la recerca teòrica. Aquest és el model d'oscil·lador quantificat de radiació de la cavitat corporal proposat per Planck, així es va derivar la llei de la radiació del cos negre de Planck, és a dir, la radiació espectral del cos negre expressada per la longitud d'ona, que és el punt de partida de totes les teories de radiació infraroja, per la qual cosa és anomenada llei de la radiació del cos negre. La quantitat de radiació de tots els objectes reals depèn no només de la longitud d'ona de radiació i la temperatura de l'objecte, sinó també del tipus de material que constitueix l'objecte, el mètode de preparació, el procés tèrmic, l'estat de la superfície i les condicions ambientals.
La mesura de la temperatura infraroja adopta un mètode d'anàlisi punt per punt, és a dir, la radiació tèrmica d'una àrea local de l'objecte es centra en un sol detector i la potència de radiació es converteix en temperatura mitjançant l'emissivitat de l'objecte conegut. . A causa dels diferents objectes detectats, rangs de mesura i ocasions d'ús, el disseny de l'aparença i l'estructura interna dels termòmetres infrarojos són diferents, però l'estructura bàsica és generalment similar, incloent principalment el sistema òptic, el fotodetector, l'amplificador de senyal i el processament del senyal, la sortida de la pantalla i altres parts. Radiació infraroja emesa per un radiador. Entrant al sistema òptic, la radiació infraroja és modulada en radiació alterna pel modulador, i convertida en un senyal elèctric corresponent pel detector. El senyal passa a través de l'amplificador i el circuit de processament del senyal i es converteix en el valor de temperatura de l'objectiu mesurat després de ser corregit segons l'algorisme de l'instrument i l'emissivitat de l'objectiu.
Tres categories de termòmetres infrarojos:
(1) Termòmetre d'infrarojos per a ús humà: el termòmetre d'infrarojos de tipus front és un termòmetre que utilitza el principi de recepció d'infrarojos per mesurar el cos humà. Quan utilitzeu, només cal que alineeu còmodament la finestra de detecció amb el front i podeu mesurar la temperatura corporal de manera ràpida i precisa.
(2) Termòmetre d'infrarojos industrial: el termòmetre d'infrarojos industrial mesura la temperatura superficial de l'objecte i el seu sensor òptic irradia, reflecteix i transmet energia, i després l'energia és recollida i enfocada per la sonda, i després la informació es converteix en lectura. visualització per altres circuits A la màquina, la llum làser equipada amb aquesta màquina és més eficaç per apuntar l'objecte mesurat i millorar la precisió de la mesura.
(3) Termòmetres infrarojos per a la ramaderia: els termòmetres infrarojos sense contacte per a animals es basen en el principi de Planck, mesurant amb precisió la temperatura de la superfície corporal de parts específiques de la superfície del cos animal i corregint la diferència de temperatura entre la temperatura de la superfície corporal i la la temperatura real. Pot mostrar amb precisió la temperatura corporal individual de l'animal.
Determinació del rang de longitud d'ona: l'emissivitat i les propietats superficials del material objectiu determinen la resposta espectral o la longitud d'ona del piròmetre. Per als materials d'aliatge d'alta reflectivitat, hi ha una emissivitat baixa o variable. A la zona d'alta temperatura, la millor longitud d'ona per mesurar materials metàl·lics és l'infraroig proper i es pot seleccionar la longitud d'ona de {{0}}.18-1.0μm. Altres zones de temperatura poden triar longituds d'ona d'1,6 μm, 2,2 μm i 3,9 μm. Com que alguns materials són transparents a una determinada longitud d'ona, l'energia infraroja penetrarà en aquests materials i s'ha de seleccionar una longitud d'ona especial per a aquest material. Per exemple, les longituds d'ona de 10 μm, 2,2 μm i 3,9 μm s'utilitzen per mesurar la temperatura interna del vidre (el vidre a provar ha de ser molt gruixut, en cas contrari passarà); la longitud d'ona de 5,0 μm s'utilitza per mesurar la temperatura interna del vidre; ; Un altre exemple és mesurar pel·lícules de plàstic de polietilè amb una longitud d'ona de 3,43 μm i polièster amb una longitud d'ona de 4,3 μm o 7,9 μm.
Determineu el temps de resposta: el temps de resposta indica la velocitat de reacció del termòmetre infrarojo al canvi de temperatura mesurat, que es defineix com el temps necessari per assolir el 95 per cent de l'energia de la lectura final, que està relacionat amb la constant de temps del fotodetector, circuit de processament de senyal i sistema de visualització. El temps de resposta del nou termòmetre infrarojo pot arribar a 1 ms. Això és molt més ràpid que el mètode de mesura de la temperatura de contacte. Si la velocitat de moviment de l'objectiu és molt ràpida o quan es mesura un objectiu d'escalfament ràpid, s'ha de seleccionar un termòmetre d'infrarojos de resposta ràpida, en cas contrari no s'aconseguirà la resposta del senyal suficient i es reduirà la precisió de la mesura. Tanmateix, no totes les aplicacions requereixen un termòmetre infrarojo de resposta ràpida. Per als processos tèrmics estàtics o objectiu on existeix inèrcia tèrmica, el temps de resposta del piròmetre es pot relaxar. Per tant, l'elecció del temps de resposta del termòmetre infraroig s'ha d'adaptar a la situació de l'objectiu mesurat.
La resolució òptica ve determinada per la relació D a S, que és la relació de la distància D entre el piròmetre a l'objectiu i el diàmetre S del punt de mesura. Si el termòmetre s'ha d'instal·lar lluny de l'objectiu a causa de les condicions ambientals i s'ha de mesurar un objectiu petit, s'ha de seleccionar un termòmetre amb alta resolució òptica. Com més gran sigui la resolució òptica, és a dir, augmentant la relació D:S, més gran serà el cost del piròmetre.
Determinació del rang de longitud d'ona: l'emissivitat i les propietats superficials del material objectiu determinen la resposta espectral o la longitud d'ona del piròmetre. Per als materials d'aliatge d'alta reflectivitat, hi ha una emissivitat baixa o variable. A la zona d'alta temperatura, la millor longitud d'ona per mesurar materials metàl·lics és l'infraroig proper, i la longitud d'ona de {{0}}.18-1.{{10}}μm pot ser seleccionat. Altres zones de temperatura poden triar longituds d'ona d'1,6 μm, 2,2 μm i 3,9 μm. Com que alguns materials són transparents a una determinada longitud d'ona, l'energia infraroja penetrarà en aquests materials i s'ha de seleccionar una longitud d'ona especial per a aquest material. Per exemple, les longituds d'ona d'1,0 μm, 2,2 μm i 3,9 μm s'utilitzen per mesurar la temperatura interna del vidre (el vidre a provar ha de ser molt gruixut, en cas contrari passarà); la longitud d'ona de 5,0 μm s'utilitza per mesurar la temperatura interna del vidre; la longitud d'ona de 8-14 μm s'utilitza per a mesures baixes És aconsellable; un altre exemple és mesurar la longitud d'ona de 3,43 μm per a la pel·lícula de plàstic de polietilè i la longitud d'ona de 4,3 μm o 7,9 μm per al polièster.
Determineu el temps de resposta: el temps de resposta indica la velocitat de reacció del termòmetre infrarojo al canvi de temperatura mesurat, que es defineix com el temps necessari per assolir el 95 per cent de l'energia de la lectura final, que està relacionat amb la constant de temps del fotodetector, circuit de processament de senyal i sistema de visualització. El temps de resposta del termòmetre infrarojo de la marca Guangzhou Hongcheng Hong Kong CEM pot arribar a 1 ms. Això és molt més ràpid que els mètodes de mesura de la temperatura de contacte. Si la velocitat de moviment de l'objectiu és molt ràpida o quan es mesura un objectiu d'escalfament ràpid, s'ha de seleccionar un termòmetre d'infrarojos de resposta ràpida, en cas contrari no s'aconseguirà la resposta del senyal suficient i es reduirà la precisió de la mesura. Tanmateix, no totes les aplicacions requereixen un termòmetre infrarojo de resposta ràpida. Per als processos tèrmics estàtics o objectiu on existeix inèrcia tèrmica, el temps de resposta del piròmetre es pot relaxar. Per tant, l'elecció del temps de resposta del termòmetre infraroig s'ha d'adaptar a la situació de l'objectiu mesurat.
Funció de processament de senyal: la mesura de processos discrets (com ara la producció de peces) és diferent dels processos continus, ja que requereixen que els termòmetres infrarojos tinguin funcions de processament de senyal (com ara la retenció de pic, la retenció de la vall, el valor mitjà). Per exemple, quan es mesura la temperatura del vidre a la cinta transportadora, cal utilitzar el valor màxim per mantenir-lo i el senyal de sortida de la seva temperatura s'envia al controlador.
Consideració de les condicions ambientals: les condicions ambientals del termòmetre tenen una gran influència en els resultats de la mesura, que s'han de tenir en compte i resoldre correctament, en cas contrari, afectaran la precisió de la mesura de la temperatura i fins i tot provocaran danys al termòmetre. Quan la temperatura ambient és massa alta i hi ha pols, fum i vapor, podeu triar la coberta protectora, la refrigeració per aigua, el sistema de refrigeració per aire, el bufador d'aire i altres accessoris proporcionats pel fabricant. Aquests accessoris poden abordar eficaçment les influències ambientals i protegir el termòmetre per a una mesura precisa de la temperatura. Quan s'especifiquen accessoris, cal sol·licitar el servei estandarditzat tant com sigui possible per reduir els costos d'instal·lació. Quan el fum, la pols o altres partícules redueixen el senyal d'energia de mesura, un termòmetre de dos colors és la millor opció. Sota soroll, camp electromagnètic, vibració o condicions ambientals inaccessibles, o altres condicions dures, el termòmetre de dos colors de fibra òptica és la millor opció.
En aplicacions amb materials segellats o perillosos, com ara contenidors o cambres de buit, el piròmetre veu a través d'una finestra. El material ha de ser prou fort i passar pel rang de longitud d'ona de funcionament del piròmetre que s'utilitza. Determineu també si l'operador també ha d'observar a través de la finestra, així que trieu la ubicació d'instal·lació i el material de la finestra adequats per evitar la influència mútua. En aplicacions de mesura de baixa temperatura, els materials Ge o Si s'utilitzen normalment com a finestres, que són opaques a la llum visible i l'ull humà no pot observar l'objectiu a través de la finestra. Si l'operador ha de passar per l'objectiu de la finestra, s'ha d'utilitzar un material òptic que transmeti radiació infraroja i llum visible. Per exemple, s'ha d'utilitzar un material òptic que transmeti tant radiació infraroja com llum visible com a material de la finestra, com ara ZnSe o BaF2.
Funcionament senzill i fàcil d'utilitzar: els termòmetres infrarojos han de ser intuïtius, fàcils d'utilitzar i fàcils d'utilitzar pels operadors. Entre ells, els termòmetres infrarojos portàtils són petits, lleugers i transportats per persones que integren la mesura de la temperatura i la sortida de visualització. Els instruments de mesura de la temperatura poden mostrar la temperatura i emetre diverses informacions de temperatura al tauler de visualització, i alguns es poden operar mitjançant un control remot o un programa informàtic.
En el cas de condicions ambientals dures i complicades, es pot seleccionar un sistema amb un capçal de mesura de temperatura i una pantalla independents per a una fàcil instal·lació i configuració. Es pot seleccionar la forma de sortida del senyal que coincideixi amb l'equip de control actual. Calibració del termòmetre de radiació infraroja: el termòmetre d'infrarojos s'ha de calibrar perquè pugui visualitzar correctament la temperatura de l'objectiu mesurat. Si la mesura de la temperatura del termòmetre utilitzat està fora de tolerància durant l'ús, s'ha de retornar al fabricant o al centre de reparació per tornar a calibrar.
