La tecnologia de mesura de la temperatura per infrarojos juga un paper important en el control i la supervisió de la qualitat del producte, el diagnòstic d'errors en línia dels equips, la protecció de la seguretat i l'estalvi d'energia. En les últimes dues dècades, els termòmetres infrarojos sense contacte s'han desenvolupat ràpidament en tecnologia, el seu rendiment s'ha millorat contínuament, el seu àmbit d'aplicació s'ha ampliat contínuament i la seva quota de mercat ha augmentat any rere any. En comparació amb el mètode de mesura de la temperatura de contacte, la mesura de la temperatura infraroja té els avantatges d'un temps de resposta ràpid, sense contacte, ús segur i una llarga vida útil.
Els productes de mesura de temperatura de radiació infraroja sense contacte de l'empresa Baytek (Lei Tai) inclouen tres sèries portàtils, en línia i d'escaneig, i tenen una varietat d'accessoris opcionals i programari informàtic corresponent, cada sèrie té diversos models i especificacions. Entre diversos tipus de termòmetres amb diferents especificacions, és molt important que els usuaris triïn el model de termòmetre d'infrarojos correcte. Aquests són només els passos de reflexió sobre com triar correctament el model de termòmetre per a la referència del comprador.
Com funcionen els termòmetres infrarojos
Comprendre el principi de funcionament, els indicadors tècnics, les condicions ambientals de treball, el funcionament i el manteniment del termòmetre infraroig grupal és ajudar els usuaris a triar i utilitzar correctament el termòmetre infraroig.
Tots els objectes amb una temperatura superior a ** zero emeten constantment energia de radiació infraroja a l'espai circumdant. Les característiques de la radiació infraroja d'un objecte (la magnitud de l'energia radiant i la seva distribució per longitud d'ona) estan estretament relacionades 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 sobre la qual es basa la mesura de la temperatura de la radiació infraroja.
Llei de radiació del cos negre:
Un cos negre és un radiador idealitzat, que absorbeix totes les longituds d'ona d'energia radiant, no té cap reflex ni transmissió d'energia i té una emissivitat d'1 a la seva superfície. Cal assenyalar que no hi ha un cos negre real a la natura, però per tal d'aclarir i obtenir la llei de distribució de la radiació infraroja, s'ha de seleccionar un model adequat en la investigació teòrica, que és el model d'oscil·lador quantificat de radiació de la cavitat corporal proposat. de Planck, que condueix a la llei de Planck de la radiació del cos negre, és a dir, la radiació espectral del cos negre expressada en longitud d'ona, és el punt de partida de totes les teories de radiació infraroja, per la qual cosa s'anomena llei de radiació del cos negre.
La influència de l'emissivitat de l'objecte en la termometria de radiació:
Els objectes reals que existeixen a la natura gairebé mai són cossos negres. La quantitat de radiació de tots els objectes reals depèn no només de la longitud d'ona de la radiació i la temperatura de l'objecte, sinó també del tipus de material que constitueix l'objecte, el mètode de preparació, el procés tèrmic i l'estat de la superfície i les condicions ambientals. . Per tant, perquè la llei de la radiació del cos negre s'apliqui a tots els objectes pràctics, s'ha d'introduir un factor de proporcionalitat relacionat amb les propietats del material i l'estat de la superfície, és a dir, l'emissivitat. Aquest coeficient representa la proximitat de la radiació tèrmica d'un objecte real a la d'un cos negre, i té un valor entre zero i un valor inferior a 1. Segons la llei de la radiació, sempre que es conegui l'emissivitat del material. , es poden conèixer les característiques de la radiació infraroja de qualsevol objecte.
Els principals factors que afecten l'emissivitat són:
Tipus de material, rugositat superficial, estructura fisicoquímica i gruix del material, etc.
Quan s'utilitza un termòmetre de radiació infraroja per mesurar la temperatura de l'objectiu, primer s'ha de mesurar la radiació infraroja de l'objectiu en el seu rang de longitud d'ona, i després la temperatura de l'objectiu mesurat s'ha de calcular pel termòmetre. Els termòmetres monocromàtics són proporcionals a la quantitat de radiació de la banda: els termòmetres bicolors són proporcionals a la proporció de la radiació en les dues bandes.
Sistema d'infrarojos:
El termòmetre d'infrarojos consta d'un sistema òptic, fotodetector, amplificador de senyal, processament de senyal, sortida de visualització i altres parts. El sistema òptic concentra l'energia de radiació infraroja de l'objectiu en el seu camp de visió, i la mida del camp de visió està determinada per les parts òptiques del termòmetre i les seves posicions. L'energia infraroja es concentra en un fotodetector i es converteix en un senyal elèctric corresponent. El senyal es converteix en el valor de temperatura de l'objectiu mesurat després de ser corregit per l'amplificador i el circuit de processament del senyal, i es corregeix segons l'algorisme de la teràpia interna de l'instrument i l'emissivitat de l'objectiu.
La selecció de termòmetres infrarojos es pot dividir en tres aspectes:
Indicadors de rendiment, com ara el rang de temperatura, la mida del punt, la longitud d'ona de treball, la precisió de la mesura, el temps de resposta, etc.; condicions ambientals i de treball, com ara temperatura ambient, finestra, visualització i sortida, accessoris de protecció, etc.; altres opcions, com ara la facilitat d'ús, el manteniment i el rendiment i el preu de calibratge, etc., també tenen un cert impacte en l'elecció del termòmetre. Amb la tecnologia i el desenvolupament continu, els millors dissenys i els nous avenços en termòmetres infrarojos ofereixen als usuaris una varietat d'instruments funcionals i polivalents, ampliant l'elecció.
Determineu el rang de temperatura:
El rang de mesura de temperatura és l'índex de rendiment més important del termòmetre. Per exemple, els productes Raytek cobreixen l'interval de -50 graus - més 3000 graus , però això no es pot fer amb un tipus de termòmetre infrarojo. Cada model de termòmetre té el seu propi rang de temperatura específic. Per tant, el rang de temperatura mesurat per l'usuari s'ha de considerar precís i complet, ni massa estret ni massa ampli. Segons la llei de la radiació del cos negre, el canvi d'energia radiant causat per la temperatura a la banda d'ona curta de l'espectre superarà el canvi d'energia radiant causat per l'error d'emissivitat.
Determina la mida de l'objectiu:
Segons el principi, els termòmetres infrarojos es poden dividir en termòmetres monocromàtics i termòmetres de dos colors (termòmetres colorimètrics de radiació). Per a un termòmetre monocromàtic, l'àrea de l'objectiu a mesurar ha d'omplir el camp de visió del termòmetre durant la mesura de la temperatura. Es recomana que la mida de l'objectiu mesurat superi el 50 per cent del camp de visió. Si la mida de l'objectiu és menor que el camp de visió, l'energia radiant de fons entrarà a la branca audiovisual del termòmetre per interferir amb la lectura de la mesura de la temperatura, donant lloc a errors. Per contra, si l'objectiu és més gran que el camp de visió del termòmetre, el termòmetre no es veurà afectat pel fons fora de l'àrea de mesura.
Per al termòmetre de dos colors Raytek, la temperatura està determinada per la relació de l'energia radiant en dues bandes de longitud d'ona independents. Per tant, quan l'objectiu mesurat és petit i no està ple del lloc, i la presència de fum, pols i obstruccions al camí de mesura atenuarà l'energia de la radiació, no afectarà els resultats de la mesura. Fins i tot quan l'energia s'atenua un 95 per cent, encara es pot garantir la precisió de mesura de temperatura necessària. Per a l'objectiu petit, que està en moviment o vibra, de vegades es mou en el camp de visió, o pot sortir parcialment del camp de visió, en aquestes condicions, l'ús d'un termòmetre de dos colors és la millor opció. Si és impossible apuntar directament entre el termòmetre i l'objectiu, el canal de mesura és corbat, estret, obstruït, etc., el termòmetre de fibra òptica de dos colors és la millor opció. Això es deu al seu petit diàmetre i flexibilitat per transmetre energia de radiació òptica a través de canals corbats, bloquejats i plegats, permetent així mesurar objectius de difícil accés, condicions dures o propers als camps electromagnètics.
Determinació de la resolució òptica (distància i sensibilitat)
La resolució òptica ve determinada per la proporció de D a S, que és la relació de la distància D entre el termòmetre a l'objectiu i el diàmetre del punt de mesura, S. Si el termòmetre s'ha d'instal·lar lluny de l'objectiu a causa del medi ambient condicions, i s'han de mesurar objectius petits, s'ha de seleccionar un termòmetre amb alta resolució òptica. Com més gran sigui la resolució òptica, més gran sigui la relació D:S, més gran serà el cost del termòmetre.
Determineu el rang de longituds d'ona:
L'emissivitat i les propietats superficials del material objectiu determinen la resposta espectral o la longitud d'ona del termòmetre. Per als materials d'aliatge d'alta reflectivitat, hi ha una emissivitat baixa o variable. A la regió 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 determinades longituds d'ona, l'energia infraroja penetrarà en aquests materials, per la qual cosa s'han de seleccionar longituds d'ona especials per a aquest material. Per exemple, la longitud d'ona d'10 μm, 2,2 μm i 3,9 μm (el vidre a provar ha de ser molt gruixut, en cas contrari passarà) per mesurar la temperatura interna del vidre; la longitud d'ona de 5.0 μm es selecciona per mesurar la temperatura interna del vidre; la longitud d'ona de 8-14 μm és adequada per a l'àrea de mesura baixa; La longitud d'ona de 3,43 μm es selecciona per mesurar la pel·lícula de plàstic de polietilè i la longitud d'ona de 4,3 μm o 7,9 μm es selecciona per al polièster. Si el gruix supera 0,4 mm, es selecciona la longitud d'ona de 8-14 μm; per exemple, la longitud d'ona de banda estreta de 4.24-4.3μm s'utilitza per mesurar C02 a la flama, la longitud d'ona de banda estreta de 4.64μm s'utilitza per mesurar C0 a la flama i la longitud d'ona de 4.47μm s'utilitza per mesura N02 a la flama.
Determina el temps de resposta:
El temps de resposta representa la velocitat de resposta del termòmetre infrarojo al canvi de la temperatura mesurada, que es defineix com el temps necessari per assolir el 95 per cent de l'energia de la lectura màxima. Es relaciona amb la constant de temps del fotodetector, el circuit de processament del senyal i el sistema de visualització. El temps de resposta del nou termòmetre infrarojo de bytek 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 l'objectiu d'escalfament ràpid, s'ha de seleccionar el termòmetre d'infrarojos de resposta ràpida, en cas contrari no s'aconseguirà la resposta del senyal suficient, cosa que reduirà la precisió de la mesura. Tanmateix, no totes les aplicacions requereixen termòmetres infrarojos de resposta ràpida. Per a processos tèrmics estacionaris o objectiu amb inèrcia tèrmica, el temps de resposta del termòmetre es pot relaxar. Per tant, la selecció del temps de resposta del termòmetre infraroig s'ha d'adaptar a la situació de l'objectiu mesurat.
Funció de processament del 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 el vidre a la cinta transportadora, cal utilitzar la retenció màxima i el senyal de sortida de la seva temperatura es transmet al controlador.
Condicions ambientals a tenir en compte:
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 afectarà la precisió de la mesura de la temperatura i fins i tot causarà danys al termòmetre. Quan la temperatura ambient és massa alta i hi ha pols, fum i vapor, es poden utilitzar accessoris com ara jaquetes protectores, refrigeració per aigua, sistemes de refrigeració d'aire i purificadors d'aire proporcionats pel fabricant. Aquests accessoris poden resoldre eficaçment l'impacte ambiental i protegir el termòmetre per a una mesura precisa de la temperatura. A l'hora d'identificar accessoris, s'han de requerir serveis estandarditzats tant com sigui possible per reduir els costos d'instal·lació. Quan el fum, la pols o altres partícules degraden el senyal d'energia mesurada, un termòmetre de dos colors és la millor opció. En el soroll, camps electromagnètics, vibracions o condicions ambientals inaccessibles, o altres condicions dures, els termòmetres de doble color de fibra òptica són la millor opció.
En aplicacions de materials segellats o perillosos (com envasos o caixes de buit), el termòmetre observa a través d'una finestra. El material ha de tenir la força suficient i superar el rang de longitud d'ona de treball del termòmetre utilitzat. També cal determinar si l'operador també necessita observar a través de la finestra, així que escolliu 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 opacs 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, un material òptic que transmeti tant radiació infraroja com llum visible, com ZnSe o BaF2, s'hauria d'utilitzar com a material de la finestra.
Fàcil d'utilitzar i fàcil d'utilitzar:
Els termòmetres infrarojos han de ser intuïtius, fàcils d'utilitzar i fàcils d'utilitzar pels operadors. Entre ells, un termòmetre infrarojo portàtil és un instrument de mesura de temperatura petit, lleuger i portàtil que integra la mesura de la temperatura i la sortida de visualització. El tauler de visualització pot mostrar la temperatura i donar sortida a diverses informacions de temperatura, i algunes es poden operar mitjançant un control remot o un programa informàtic.
En el cas de condicions ambientals dures i complexes, es pot seleccionar un sistema amb capçal de mesura de temperatura i pantalla 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 de termòmetres de radiació infraroja:
Els termòmetres d'infrarojos s'han de calibrar per mostrar correctament la temperatura de l'objectiu que es mesura. Si el termòmetre utilitzat està fora de tolerància en ús, s'ha de retornar al fabricant o al centre de reparació per tornar-lo a calibrar.
