用紅外溫度計進(jìn)行非接觸式溫度測量有許多優(yōu)點(diǎn)，其應用范圍從小的或難以觸摸的物體到腐蝕性化學(xué)品和敏感的表面物體。本文將討論這一優(yōu)點(diǎn)，并對紅外溫度計的正確選擇的應用范圍作出決定性的說(shuō)明。由于原子和分子的運動(dòng)，每個(gè)物體都輻射電磁波，對于非接觸式溫度測量重要的波長(cháng)或光譜范圍zui為0.2-2.0μ；m .這個(gè)范圍內的自然光線(xiàn)稱(chēng)為熱輻射或紅外線(xiàn)。

根據德國工業(yè)標準DIN16160，通過(guò)來(lái)自待測物體的紅外輻射進(jìn)行溫度測量的測試儀器稱(chēng)為輻射溫度計、輻射溫度計或紅外溫度計。這些名稱(chēng)也適用于那些通過(guò)被測物體輻射的可見(jiàn)彩色射線(xiàn)測量溫度的儀器，以及那些從相對頻譜的輻射密度導出溫度的儀器。

一、紅外溫度計測溫的優(yōu)點(diǎn)

通過(guò)接收來(lái)自被測物體的紅外輻射進(jìn)行非接觸式溫度測量具有許多優(yōu)點(diǎn)。這樣，那些難以觸摸或移動(dòng)的物體可以被無(wú)問(wèn)題地測量，例如傳熱性能差或熱容量非常小的材料。紅外溫度計響應時(shí)間短，可以快速實(shí)現環(huán)路的有效調節。溫度計沒(méi)有磨損部件，因此使用溫度計沒(méi)有持續成本。特別是在非常小的被測物體中，例如接觸測量，由于物體的導熱性，將會(huì )有很大的測量誤差。毫無(wú)疑問(wèn)，溫度計可以在這里使用，也可以用于腐蝕性化學(xué)品或敏感表面，如油漆、紙張和塑料導軌。通過(guò)遠程遙控測量，它可以遠離危險區域，這樣操作者就不會(huì )有危險。

二、紅外溫度計結構的原理

從被測物體接收的紅外線(xiàn)通過(guò)濾光器由透鏡聚焦在探測器上。檢測器通過(guò)積分待測物體的輻射密度產(chǎn)生與溫度成比例的電流或電壓信號，線(xiàn)性化溫度信號，校正發(fā)射率區域，并將溫度信號轉換成此后連接的電子元件中的標準輸出信號。

原則上，有兩種類(lèi)型的便攜式溫度計和固定溫度計。因此，當為不同的測量點(diǎn)選擇合適的紅外溫度計時(shí)，以下特征將是主要特征:

1.視力

瞄準器具有這種功能，溫度計所指的測量塊或測量點(diǎn)可以被看到，并且對于要測量的大面積物體通常不需要瞄準器。對于要測量的小物體和長(cháng)測量距離，建議瞄準鏡配備透明鏡子形式的儀表板刻度或激光指向點(diǎn)。

2.鏡頭

透鏡決定溫度計的測量點(diǎn)。對于大面積物體，固定焦距的溫度計通常就足夠了。然而，當測量距離遠離焦點(diǎn)時(shí)，測量點(diǎn)邊緣的圖像將不清晰。因此，較好使用變焦鏡頭。在給定的變焦范圍內，溫度計可以調節測量距離。zui的新溫度計具有變焦可更換鏡頭，近鏡頭和遠鏡頭無(wú)需校準和復查即可更換。

3.傳感器，即光譜接收器

溫度與波長(cháng)成反比。對長(cháng)波光譜區敏感的傳感器(熱膜傳感器或熱電傳感器)適用于低物體溫度，對短波敏感的光電傳感器由鍺、硅、銦鎵等組成。，將在高溫下使用。

選擇光譜靈敏度時(shí)，還應考慮氫氣和二氧化碳的吸收光譜帶。在一定的波長(cháng)范圍內，所謂的& ldquo大氣窗。，H2和CO2對紅外線(xiàn)幾乎是透明的，所以溫度計對光線(xiàn)變化的靈敏度必須在這個(gè)范圍內，為了消除大氣濃度變化的影響，在測量薄膜或玻璃時(shí)，也要考慮到這些材料在一定波長(cháng)下不容易穿透。為了避免背景光引起的測量誤差，使用了僅接收表面溫度的適當傳感器。金屬具有這種物理性質(zhì)，發(fā)射率隨著(zhù)波長(cháng)的減小而增加。根據經(jīng)驗，測量金屬溫度時(shí)，一般選擇短測量波長(cháng)。

三.發(fā)展趨勢

例如，在傳感技術(shù)的許多領(lǐng)域，溫度計的發(fā)展趨勢也是朝著(zhù)小的、精致的、帶有中心線(xiàn)的圓形外殼發(fā)展。zui是理想的機器和設備安裝形式。這一發(fā)展趨勢的實(shí)現是通過(guò)電子元件的不斷小型化和高微積分使越來(lái)越小和更精密的電子元件集中在越來(lái)越小的空間。與以往的模擬技術(shù)相比，微控制器的應用提高了探測器信號線(xiàn)性化高度的精密特性，從而提高了儀器的集成度。

市場(chǎng)供應需要快速廉價(jià)的測量值接收。它可以直接輸出與溫度成比例的線(xiàn)性電流/電壓信號。測量值處理，如調平功能、特殊值存儲或邊界接觸，將放置在智能顯示器、調節器或SPS(程序控制器)上。通過(guò)電纜外部連接的發(fā)射率調整，可以在危險區外進(jìn)行調整。即使機器在運轉，它也能被糾正。此時(shí)，它也可以通過(guò)SPS進(jìn)行調整。通過(guò)使用車(chē)身控制，現在可以毫無(wú)問(wèn)題地實(shí)現數據總線(xiàn)接口，但是迄今為止還沒(méi)有實(shí)現網(wǎng)絡(luò )連接。信號的連續處理也擴展了過(guò)去的標準模擬信號。在探測器部分，新材料被用作光電傳感器，這證明了靈敏度和均勻分辨率的提高。在熱膜傳感器中，新傳感器只需要較短的調整時(shí)間。帶視覺(jué)溫度計的zui的新發(fā)展是更換變焦鏡頭，無(wú)需校準和復查即可更換。相同的基本儀器用于不同的測量位置，節省了倉庫管理成本。

四、選擇溫度計的主要標準

溫度計的應用主要取決于測量范圍。測量電壓和測量區域的起始值應符合測量工作的要求。測量電壓越大，分辨率越小，精度差。特別是當選擇低測量溫度的起始值時(shí)，精度會(huì )降低幾倍。因此，建議選擇可能的zui小測量電壓。

測量區域的初始值決定了光譜的靈敏度，甚至檢測器的類(lèi)型。由于發(fā)射率調整不正確，測量誤差明顯小于長(cháng)波傳感器。因此，在熱膜傳感器(8 ~ 14μ；M)在800℃時(shí)，由于發(fā)射率調節不當造成的測量誤差，傳感器(1，1 ~ 1，6μ；m).鍺光電二極管傳感器的允許測量范圍從大約250℃開(kāi)始。

例如，在陶瓷工業(yè)或發(fā)電廠(chǎng)的燃燒過(guò)程中，測量范圍通常為0 ~ 1300℃。為了避免大誤差，應選擇短波探測器溫度計。雖然它的高溫測量值在250℃到1300℃之間

選擇合適溫度計的另一個(gè)標準是間距比。這是指測量距離和測量點(diǎn)直徑之間的比例關(guān)系。如果被測物體小，則測量距離大，即所謂的& ldquo熱點(diǎn)。在大面積上，它需要很大的間距比。相反，如果測量點(diǎn)的面積很大，因為傳感器對于測量點(diǎn)的中間值具有穩定的輸出信號，所以小的間距比是固定的。

此外，應該確定溫度計是否裝有觀(guān)察裝置，因為觀(guān)察裝置會(huì )增加50%的成本。這里的關(guān)鍵是價(jià)格的從屬關(guān)系。當測量大面積物體時(shí)，通常不需要組裝觀(guān)察裝置，而是在安裝過(guò)程中使用外部觀(guān)察裝置來(lái)校正溫度計。因此，價(jià)格上有優(yōu)勢。許多測量場(chǎng)所只需要一個(gè)觀(guān)察裝置。

對于小的測量物體或測量遠處的距離，可以隨時(shí)瞄準它們。在帶有儀表板刻度的透明鏡子中，人們可以清楚地看到測量點(diǎn)的實(shí)際尺寸。較便宜的方法是用激光指向一點(diǎn)，但它只能逐點(diǎn)測量。當測量封閉爐和類(lèi)似類(lèi)型時(shí)，需要一個(gè)透視窗。因此，需要決定是否需要溫度計以及南非需要什么功能。例如，調平功能、特殊值存儲、邊界接觸或計算機接口，為了使溫度計適合于測量物體表面，發(fā)射率調節的可能性是必要的，并且通過(guò)連接記錄器、調節器或程序控制的機器可以廉價(jià)地實(shí)現其他功能。此外，對于某些應用，外部結構也是決定因素。在較高的環(huán)境溫度下，溫度計只有一個(gè)帶透鏡的光學(xué)部分，電氣部分通過(guò)光導電纜連接，光導電纜遠離高溫區放置。優(yōu)點(diǎn)是可以節省冷卻裝置。

zui之后是溫度計模型、光譜溫度計或比率(雙色)溫度計。光譜溫度計接收一種波長(cháng)的輻射密度。與此不同，比率溫度計有兩個(gè)帶雙傳感器的單傳感器，可以測量?jì)煞N不同波長(cháng)的輻射密度。兩個(gè)檢測器信號的比率再現了溫度的比例關(guān)系。由于中間介質(zhì)如蒸汽和灰塵在溫度計的輻射范圍內，或者輻射率變化到一定范圍，所以?xún)蓷l線(xiàn)不顯示信號變化。然而，單色光譜溫度計將立即顯示這種變化，因此速率溫度計將優(yōu)先使用管式轉換器或在輻射干擾嚴重的金屬制造和加工行業(yè)中使用。

五、使用實(shí)例

使用不同溫度計的可能性非常大。近年來(lái)價(jià)格的急劇下降開(kāi)辟了越來(lái)越多的應用領(lǐng)域，特別是在低溫地區或用來(lái)取代一般傳統溫度計。以下示例概述了使用和解決方案。

1.混凝土加工業(yè)

在混凝土加工過(guò)程中，溫度對凝固時(shí)間及其所決定的硬度起著(zhù)關(guān)鍵作用。特別是對于安全混凝土，必須達到一定的加工溫度，接觸探頭會(huì )因水泥機械腐蝕而迅速損壞。然而，溫度計可以直接接受攪拌筒的溫度或混凝土出口的溫度。對于ISO9000的質(zhì)量檢驗，溫度必須以文件的形式與其他生產(chǎn)參數一起記錄。在骯臟的工業(yè)環(huán)境中，它需要非常堅固的測量透鏡，例如防塵和防水透鏡。為了保護溫度計，使用適當的附件，如軸向間隙噴嘴、光學(xué)鏡頭保護蓋和絕緣管。

2.造紙工業(yè)

在造紙精煉中，紙軌將在加熱的金屬輥和涂有塑料層的精整輥之間運行。如果紙的寬度小于輥的寬度，精整輥邊緣的溫度將遠遠高于中間的溫度，并且中間和邊緣之間的溫度差不能超過(guò)設定溫度，否則塑料涂層將被損壞。

為了測量溫度，每個(gè)框架可以配備三個(gè)固定溫度計，或者可以使用溫度計在觀(guān)察裝置上沿著(zhù)滾輪的長(cháng)度移動(dòng)。由于局部蒸汽很強，需要一個(gè)防水溫度計和帶軸向間隙的噴嘴來(lái)自由吹窗戶(hù)。由于溫度的處理需要SPS機，所以通用儀器可以用發(fā)射率進(jìn)行修改。

3.陶瓷工業(yè)

為了生產(chǎn)陶瓷材料，有必要了解燃燒過(guò)程中溫度的變化過(guò)程，以達到產(chǎn)品質(zhì)量一致，避免浪費產(chǎn)品。同時(shí)，為了節約能源，有必要將溫度控制在極小值以?xún)?。到目前為止，溫度計是用?lái)測量溫度的。它獲得室溫，這對溫度計是有利的。它可以直接測量物體表面的溫度，并且在很短的時(shí)間內，從而可以精確地測量和保持燃燒溫度。

4.冶金工業(yè)

在冶金工業(yè)中，紅外測溫應用于各個(gè)領(lǐng)域。例如，各種爐體內壁缺陷的診斷、冷卻壁損壞的診斷、工藝參數的控制等。通過(guò)紅外測溫，可以準確監測設備狀況，延長(cháng)設備使用壽命，節約能源，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量

因此，傳統的溫度計將是時(shí)代的過(guò)時(shí)產(chǎn)品。它會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移而消失或損壞，因此需要不斷更換。然而，溫度計沒(méi)有磨損部件。因此，理論上，它的使用壽命是無(wú)限的，所以它更昂貴的投資成本可以在短時(shí)間內收回。溫度計可以安裝在側面或頂部，以避免傾斜對齊，從而避免溫度計僅卡在字母的邊緣。軸向間隙噴嘴應避免放置在溫度計的透鏡上。在環(huán)境溫度較高的情況下，需要額外的冷卻裝置。

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