高溫紅外測溫儀

在產品質量控制和監測、設備線上故障診斷、安全保護以及節約能源等方面發揮了正在發揮著重要作用。近二十年來，非接觸紅外測溫儀在技術上得到迅速發展，性能不斷提高，適用範圍也不斷擴大，市場占有率逐年增長。比起接觸式測溫方法，紅外測溫有著回響時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優點。

基本介紹

• 中文名：高溫紅外測溫儀
• 重複精度：±2‰
• 類型：非接觸紅外測溫儀
• 性能指標：測溫範圍

工作原理

了解紅外測溫儀的工作原理、技術指標、環境工作條件及操作和維修等是為了幫助用戶正確地選擇和使用紅外測溫儀。

一切溫度高於絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射特性——輻射能量的大小及其按波長的分布——與它的表面溫度有著十分密切的關係。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的客觀基礎。

黑體輻射定律：黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其表面的發射率為1。應該指出，自然界中並不存在真正的黑體，但是為了弄清和獲得紅外輻射分布規律，在理論研究中必須選擇合適的模型，這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型，從而導出了普朗克黑體輻射的定律，即以波長表示的黑體光譜輻射度，這是一切紅外輻射理論的出發點，故稱黑體輻射定律。

物體發射率對輻射測溫的影響：自然界中存在的實際物體，幾乎都不是黑體。所有實際物體的輻射量除依賴於輻射波長及物體的溫度之外，還與構成物體的材料種類、製備方法、熱過程以及表面狀態和環境條件等因素有關。因此，為使黑體輻射定律適用於所有實際物體，必須引入一個與材料性質及表面狀態有關的比例係數，即發射率。該係數表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小於1的數值之間。根據輻射定律，只要知道了材料的發射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。

影響發射率的主要因紗在：材料種類、表面粗糙度、理化結構和材料厚度等。

當用紅外輻射測溫儀測量目標的溫度時首先要測量出目標在其波段範圍內的紅外輻射量，然後由測溫儀計算出被測目標的溫度。單色測溫儀與波段內的輻射量成比例；雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。

紅外系統

紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上並轉變為相應的電信號。該信號經過放大器和信號處理電路，並按照儀器內療的算法和目標發射率校正後轉變為被測目標的溫度值。

選擇紅外測溫儀可分為三個方面：性能指標方面，如溫度範圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、回響時間等；環境和工作條件方面，如環境溫度、視窗、顯示和輸出、保護附屬檔案等；其他選擇方面，如使用方便、維修和校準性能以及價格等，也對測溫儀的選擇產生一定的影響。隨著技術和不斷發展，紅外測溫儀最佳設計和新進展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器，擴大了選擇餘地。

確定測溫範圍

測溫範圍是測溫儀最重要的一個性能指標。產品覆蓋範圍為-50℃- +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範圍。因此，用戶的被測溫度範圍一定要考慮準確、周全，既不要過窄，也不要過寬。根據黑體輻射定律，在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發射率誤差所引起的輻射能量的變化，因此，測溫時應儘量選用短波較好。

確定目標尺寸：紅外測溫儀根據原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀（輻射比色測溫儀）。對於單色測溫儀，在進行測溫時，被測目標面積應充滿測溫儀視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小於視場，背景輻射能量就會進入測溫儀的視聲符支幹擾測溫讀數，造成誤差。相反，如果目標大於測溫儀的視場，測溫儀就不會受到測量區域外面的背景影響。

TID高溫紅外測溫儀

其溫度是由兩個獨立的波長帶內輻射能量的比值來確定的。因此當被測目標很小，沒有充滿現場，測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時，都不會對測量結果產生影響。甚至在能量衰減了95%的情況下，仍能保證要求的測溫精度。對於目標細小，又處於運動或振動之中的目標；有時在視場內運動，或可能部分移出視場的目標，在此條件下，使用雙色測溫儀是最佳選擇。如果測溫儀和目標之間不可能直接瞄準，測量通道彎曲、狹小、受阻等情況下，雙色光纖測溫儀是最佳選擇。這是由於其直徑小，有柔性，可以在彎曲、阻擋和摺疊的通道上傳輸光輻射能量，因此可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標。

確定光學解析度（距離系靈敏）

光學解析度由D與S之比確定，是測溫儀到目標之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如果測溫儀由於環境條件限制必須安裝在遠離目標之處，而又要測量小的目標，就應選擇高光學解析度的測溫儀。光學解析度越高，即增大D：S比值，測溫儀的成本也越高。

確定波長範圍：目標材料的發射率和表面特性決定測溫儀的光譜回響或波長。對於高反射率合金材料，有低的或變化的發射率。在高溫區，測量金屬材料的最佳波長是近紅外，可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長。由於有些材料在一定波長是透明的，紅外能量會穿透這些材料，對這種材料應選擇特殊的波長。如測量玻璃內部溫度選用1.0μm、2.2μm和3.9μm（被測玻璃要很厚，否則會透過）波長；測量玻璃內部溫度選用5.0μm波長；測低區區選用8-14μm波長為宜；再如測量聚乙烯塑膠薄膜選用3.43μm波長，聚酯類選用4.3μm或7.9μm波長。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長；又如測火焰中的CO2用窄帶4.24-4.3μm波長，測火焰中的CO用窄帶4.64μm波長，測量火焰中的NO2用4.47μm波長。

技術參數

型號	TID41	TID51
測量範圍	300℃ -- 1200℃	600℃ -- 2000℃
測量精度	讀數值的±1%或±1℃
重複精度	±2‰
光學解析度（距離係數）	120：1（最小可測4.2mm）/250:1（最小可測2.0mm）
顯示解析度	1℃
顯示方式	4位LCD
功能	最大值/最小值/平均值/; 上下限報警
發射率	0.1—1.00
回響時間	標配200ms
瞄準方式	目視瞄準
有效測量距離	0.50～∞（m）
輸出接口	全隔離12bit模擬信號輸出：4～20mA; 帶繼電器觸點和聲光指示的兩個多模式報警點
環境溫度	0℃-- 60℃; 測頭加水冷套時氣冷：0～120℃；水冷：0～175℃
相對濕度	0 RH -80%RH 不結露
電源	AC200V±10%小於6瓦
尺寸	60×210 mm（測頭尺寸）; 160×80×125mm（儀表尺寸）; 96×96×125（儀表尺寸）
儀器重量	600g+750g
選購配件	固定安裝架、三角架、水冷套、吹塵器; 多種模式的擴展報警，微打接口，大顯示屏，記錄單元

產品特色

確定回響時間：回響時間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應速度，定義為到達最後讀數的95%能量所需要時間，它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統的時間常數有關。紅外測溫儀回響時間可達1ms。這要比接觸式測溫方法快得多。如果目標的運動速度很快或測量快速加熱的目標時，要選用快速回響紅外測溫儀，否則達不到足夠的信號回響，會降低測量精度。然而，並不是所有套用都要求快速回響的紅外測溫儀。對於靜止的或目標熱過程存在熱慣性時，測溫儀的回響時間就可以放寬要求了。因此，紅外測溫儀回響時間的選擇要和被測目標的情況相適應。

信號處理功能：測量離散過程（如零件生產）和連續過程不同，要求紅外測溫儀有信號處理功能（如峰值 保持、谷值保持、平均值）。如測溫傳送帶上的玻璃時，就要用峰值保持，其溫度的輸出信號傳送至控制器內。

環境條件考慮：測溫儀所處的環境條件對測量結果有很大影響，應加以考慮並適當解決，否則會影響測溫精度甚至引起測溫儀的損壞。當環境溫度過高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠商提供的保護套、水冷卻、空氣冷卻系統、空氣吹掃器等附屬檔案。這些附屬檔案可有效地解決環境影響並保護測溫儀，實現準確測溫。在確定附屬檔案時，應儘可能要求標準化服務，以降低安裝成本。當煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信呈悍，雙色測溫儀是最佳選擇。在噪聲、電磁場、震動或難以接近環境條件下，或其他惡劣條件下，光纖雙色測溫儀是最佳選擇。

在密封的或危險的材料套用中（如容器或真空箱），測溫儀通過視窗進行觀測。材料必須有足夠的強度並能通過所用測溫儀的工作波長範圍。還要確定操作工是否也需要通過視窗進行觀察，因此要選擇合適的安裝位置和視窗材料，避免相互影響。在低溫測量套用中，通常用Ge或Si材料作為視窗，不透可見光，人眼不能通過視窗觀察目標。如操作員需要通過視窗目標，應採用既透紅外輻射又透過可見光的光學材料，如應採用既透紅外輻射又透過可見光的光學材料，如ZnSe或BaF2等作為視窗材料。

操作簡單，使用方便：紅外測溫儀應該是直觀的，操作簡單，易於被操作人員使用，其中攜帶型紅外測溫儀是一種集測溫和顯示輸出為一體的小型、輕便、由人攜帶進行測溫的儀器，在顯示面板上可顯示溫度和輸出各種溫度信息，有的可通過遙控或通過計算機軟體程式操作。

在環境條件惡劣複雜的情況下，可以選擇測溫頭和顯示器分開的系統，以便於安裝和配置。可選擇與現行控制設備相匹配的信號輸出形式。

紅外輻射測溫儀的標定：紅外測溫儀必須經過標定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。。