Infrardeča tehnologija merjenja temperature igra pomembno vlogo pri nadzoru in spremljanju kakovosti izdelkov, spletni diagnostiki napak opreme, varnostni zaščiti in varčevanju z energijo. V zadnjih dveh desetletjih so se brezkontaktni infrardeči termometri hitro razvijali v tehnologiji, njihovo delovanje se je nenehno izboljševalo, njihov obseg uporabe se je nenehno širil, njihov tržni delež pa se je iz leta v leto povečeval. V primerjavi s kontaktno metodo merjenja temperature ima infrardeča meritev temperature prednosti hitrega odzivnega časa, brezkontaktne, varne uporabe in dolge življenjske dobe.
Brezkontaktni izdelki za merjenje temperature infrardečega sevanja podjetja Baytek (Lei Tai) vključujejo tri serije prenosnih, spletnih in skenirajočih ter imajo vrsto neobveznih dodatkov in ustrezne računalniške programske opreme, vsaka serija ima različne modele in specifikacije. Med različnimi vrstami termometrov z različnimi specifikacijami je zelo pomembno, da uporabniki izberejo pravi model infrardečega termometra. Tukaj so le koraki za razmišljanje, kako pravilno izbrati model termometra za referenco kupca.
Kako delujejo infrardeči termometri
Razumevanje načela delovanja, tehničnih indikatorjev, okoljskih delovnih pogojev, delovanja in vzdrževanja skupinskega infrardečega termometra je pomoč uporabnikom pri pravilni izbiri in uporabi infrardečega termometra.
Vsi predmeti, katerih temperatura je višja od ** nič, nenehno oddajajo energijo infrardečega sevanja v okolico. Značilnosti infrardečega sevanja predmeta – velikost sevalne energije in njena porazdelitev po valovni dolžini – so tesno povezane s temperaturo njegove površine. Zato lahko z merjenjem infrardeče energije, ki jo seva sam objekt, natančno določimo njegovo površinsko temperaturo, kar je objektivna osnova, na kateri temelji merjenje temperature infrardečega sevanja.
Zakon o sevanju črnega telesa:
Črno telo je idealiziran sevalnik, ki absorbira vse valovne dolžine sevalne energije, nima odboja ali prenosa energije in ima emisivnost 1 na svoji površini. Poudariti je treba, da v naravi ni pravega črnega telesa, vendar je za razjasnitev in pridobitev distribucijskega zakona infrardečega sevanja treba v teoretični raziskavi izbrati ustrezen model, ki je predlagani kvantiziran oscilatorski model sevanja telesnih votlin. Plancka, ki vodi do Planckovega zakona sevanja črnega telesa, to je spektralnega sevanja črnega telesa, izraženega v valovni dolžini, je izhodišče vseh teorij o infrardečem sevanju, zato se imenuje zakon o sevanju črnega telesa.
Vpliv emisivnosti objekta na sevalno termometrijo:
Dejanski predmeti, ki obstajajo v naravi, skoraj nikoli niso črna telesa. Količina sevanja vseh dejanskih predmetov ni odvisna le od valovne dolžine sevanja in temperature predmeta, temveč tudi od vrste materiala, ki sestavlja predmet, metode priprave, termičnega procesa ter stanja površine in okoljskih pogojev. . Zato, da bi zakon o sevanju črnega telesa veljal za vse praktične predmete, je treba uvesti faktor sorazmernosti, povezan z lastnostmi materiala in stanjem površine, in sicer emisivnost. Ta koeficient predstavlja, kako blizu je toplotno sevanje dejanskega predmeta toplotnemu sevanju črnega telesa in ima vrednost med nič in vrednostjo, manjšo od 1. V skladu z zakonom o sevanju, dokler je znana emisijska sposobnost materiala , je mogoče poznati značilnosti infrardečega sevanja katerega koli predmeta.
Glavni dejavniki, ki vplivajo na emisijsko sposobnost, so:
Vrsta materiala, hrapavost površine, fizikalno-kemijska struktura in debelina materiala itd.
Pri uporabi infrardečega sevalnega termometra za merjenje temperature tarče je treba najprej izmeriti infrardeče sevanje tarče v območju valovnih dolžin, nato pa mora termometer izračunati temperaturo izmerjene tarče. Monokromatski termometri so sorazmerni s količino sevanja v pasu: dvobarvni termometri so sorazmerni z razmerjem sevanja v obeh pasovih.
Infrardeči sistem:
Infrardeči termometer je sestavljen iz optičnega sistema, fotodetektorja, ojačevalnika signala, obdelave signala, izhodnega zaslona in drugih delov. Optični sistem koncentrira energijo infrardečega sevanja tarče v svojem vidnem polju, velikost vidnega polja pa določajo optični deli termometra in njihovi položaji. Infrardeča energija se usmeri na fotodetektor in pretvori v ustrezen električni signal. Signal se pretvori v temperaturno vrednost izmerjene tarče, potem ko ga popravita ojačevalnik in vezje za obdelavo signala ter popravi v skladu z algoritmom notranje terapije instrumenta in ciljne emisivnosti.
Izbor infrardečih termometrov lahko razdelimo na tri vidike:
Indikatorji delovanja, kot so temperaturno območje, velikost točke, delovna valovna dolžina, natančnost merjenja, odzivni čas itd.; okolje in delovni pogoji, kot so temperatura okolja, okno, zaslon in izhod, zaščitni dodatki itd.; Določen vpliv na izbiro termometra imajo tudi druge možnosti, kot so enostavna uporaba, zmogljivost vzdrževanja in kalibracije ter cena itd. S tehnologijo in nenehnim razvojem najboljši dizajni in novi napredki infrardečih termometrov uporabnikom zagotavljajo vrsto funkcionalnih in večnamenskih instrumentov, s čimer širijo izbiro.
Določite temperaturno območje:
Območje merjenja temperature je najpomembnejši indeks učinkovitosti termometra. Izdelki Raytek na primer pokrivajo obseg -50 stopinj – plus 3000 stopinj, vendar tega ni mogoče doseči z eno vrsto infrardečega termometra. Vsak model termometra ima svoje specifično temperaturno območje. Zato mora biti uporabniško izmerjeno temperaturno območje natančno in celovito, ne preozko ne preširoko. V skladu z zakonom o sevanju črnega telesa bo sprememba sevalne energije, ki jo povzroči temperatura v kratkem valovnem pasu spektra, presegla spremembo sevalne energije, ki jo povzroči napaka emisijske sposobnosti.
Določite ciljno velikost:
Glede na princip lahko infrardeče termometre razdelimo na monokromatske termometre in dvobarvne termometre (radiacijski kolorimetrični termometri). Pri monokromatskem termometru mora območje tarče, ki se meri, zapolnjevati vidno polje termometra med merjenjem temperature. Priporočljivo je, da velikost merjene tarče presega 50 odstotkov vidnega polja. Če je velikost tarče manjša od vidnega polja, bo sevalna energija ozadja vstopila v avdiovizualno vejo termometra in motila odčitek meritve temperature, kar bo povzročilo napake. Nasprotno, če je tarča večja od vidnega polja termometra, na termometer ne bo vplivalo ozadje zunaj merilnega območja.
Za dvobarvni termometer Raytek je temperatura določena z razmerjem sevalne energije v dveh neodvisnih pasovih valovnih dolžin. Če je torej merjena tarča majhna in ni polna mesta ter bo prisotnost dima, prahu in ovir na merilni poti oslabila energijo sevanja, to ne bo vplivalo na rezultate meritev. Tudi ko je energija oslabljena za 95 odstotkov, je še vedno mogoče zagotoviti zahtevano natančnost merjenja temperature. Za majhno tarčo, ki se giblje ali vibrira, včasih premakne v vidnem polju ali se lahko delno premakne iz vidnega polja, je v teh pogojih najboljša izbira dvobarvni termometer. Če ni mogoče neposredno usmeriti med termometrom in tarčo, je merilni kanal ukrivljen, ozek, oviran itd., je najboljša izbira dvobarvni termometer z optičnimi vlakni. To je posledica njegovega majhnega premera in prilagodljivosti za prenos energije optičnega sevanja preko ukrivljenih, blokiranih in prepognjenih kanalov, kar omogoča merjenje tarč, ki so težko dostopne, v težkih pogojih ali blizu elektromagnetnih polj.
Določanje optične ločljivosti (razdalje in občutljivosti)
Optična ločljivost je določena z razmerjem D proti S, ki je razmerje med razdaljo D med termometrom in tarčo in premerom merilne točke, S. Če mora biti termometer nameščen daleč stran od tarče zaradi okoljskih pogojih in je treba meriti majhne tarče, je treba izbrati termometer z visoko optično ločljivostjo. Višja kot je optična ločljivost, višje je razmerje D:S, višji so stroški termometra.
Določite območje valovne dolžine:
Emisivnost in površinske lastnosti tarčnega materiala določajo spektralni odziv ali valovno dolžino termometra. Za zlitine z visoko odbojnostjo obstaja nizka ali različna emisijska sposobnost. V območju visokih temperatur je najboljša valovna dolžina za merjenje kovinskih materialov bližnja infrardeča in lahko izberete valovno dolžino 0.18-1.0μm. Druga temperaturna območja lahko izberejo valovne dolžine 1,6 μm, 2,2 μm in 3,9 μm. Ker so nekateri materiali prozorni pri določenih valovnih dolžinah, bo infrardeča energija prodrla skozi te materiale, zato je treba za ta material izbrati posebne valovne dolžine. Na primer, za merjenje notranje temperature stekla je izbrana valovna dolžina 10 μm, 2,2 μm in 3,9 μm (steklo, ki ga testiramo, mora biti zelo debelo, sicer bo šlo skozi); za merjenje notranje temperature stekla je izbrana valovna dolžina 5.0 μm; valovna dolžina 8-14 μm je primerna za nizko merilno območje; Za merjenje polietilenske plastične folije je izbrana valovna dolžina 3,43 μm, za poliester pa valovna dolžina 4,3 μm ali 7,9 μm. Če debelina presega 0.4 mm, je izbrana valovna dolžina 8-14 μm; na primer, ozkopasovna valovna dolžina 4.24-4.3μm se uporablja za merjenje C02 v plamenu, ozkopasovna valovna dolžina 4,64μm se uporablja za merjenje C0 v plamenu, valovna dolžina 4,47μm pa za izmerite N02 v plamenu.
Določite odzivni čas:
Odzivni čas predstavlja odzivno hitrost infrardečega termometra na spremembo izmerjene temperature, ki je definirana kot čas, potreben za doseganje 95 odstotkov energije največjega odčitka. Povezana je s časovno konstanto fotodetektorja, vezja za obdelavo signalov in prikazovalnega sistema. Odzivni čas novega infrardečega termometra bytek lahko doseže 1 ms. To je veliko hitreje od kontaktne metode merjenja temperature. Če je hitrost premikanja tarče zelo velika ali pri merjenju tarče s hitrim segrevanjem, je treba izbrati infrardeči termometer s hitrim odzivom, sicer ne bo dosežen zadosten odziv signala, kar bo zmanjšalo natančnost meritve. Vse aplikacije pa ne zahtevajo hitro odzivnih infrardečih termometrov. Pri stacionarnih ali ciljnih termičnih procesih s toplotno vztrajnostjo se lahko odzivni čas termometra sprosti. Zato je treba izbiro odzivnega časa infrardečega termometra prilagoditi situaciji merjenega cilja.
Funkcija obdelave signala:
Merjenje diskretnih procesov (kot je proizvodnja delov) se razlikuje od neprekinjenih procesov, saj zahtevajo, da imajo infrardeči termometri funkcije obdelave signala (kot so zadrževanje vrha, zadrževanje v nižini, povprečna vrednost). Na primer, pri merjenju stekla na tekočem traku je potrebno uporabiti zadrževanje vrhov, izhodni signal njegove temperature pa se prenese na krmilnik.
Okoljski pogoji, ki jih je treba upoštevati:
Okoljski pogoji termometra imajo velik vpliv na rezultate meritev, kar je treba upoštevati in ustrezno rešiti, sicer bo to vplivalo na natančnost merjenja temperature in celo povzročilo poškodbe termometra. Kadar je temperatura okolja previsoka in so prisotni prah, dim in para, lahko uporabite dodatke, kot so zaščitni jopiči, vodno hlajenje, sistemi za hlajenje zraka in čistilniki zraka, ki jih zagotovi proizvajalec. Ti dodatki lahko učinkovito odpravijo vpliv na okolje in zaščitijo termometer za natančno merjenje temperature. Pri identifikaciji dodatkov je treba čim bolj zahtevati standardizirane storitve, da se zmanjšajo stroški namestitve. Kadar dim, prah ali drugi delci poslabšajo izmerjeni energijski signal, je najboljša izbira dvobarvni termometer. Pri hrupu, elektromagnetnih poljih, vibracijah ali nedostopnih okoljskih pogojih ali drugih težkih pogojih so dvobarvni termometri z optičnimi vlakni najboljša izbira.
Pri uporabi z zaprtimi ali nevarnimi materiali (kot so posode ali vakuumske škatle) termometer opazuje skozi okno. Material mora imeti zadostno trdnost in mora prestati območje delovne valovne dolžine uporabljenega termometra. Ugotoviti je treba tudi, ali mora upravljavec opazovati tudi skozi okno, zato izberite ustrezno mesto namestitve in material okna, da se izognete medsebojnemu vplivu. V aplikacijah za merjenje nizkih temperatur se kot okna običajno uporabljajo materiali Ge ali Si, ki so neprozorni za vidno svetlobo in človeško oko ne more opazovati tarče skozi okno. Če mora operater skozi okno, je treba uporabiti optični material, ki prepušča infrardeče sevanje in vidno svetlobo. Na primer, optični material, ki prepušča infrardeče sevanje in vidno svetlobo, kot je ZnSe ali BaF2, je treba uporabiti kot material za okna.
Enostaven za upravljanje in enostaven za uporabo:
Infrardeči termometri morajo biti intuitivni, enostavni za uporabo in preprosti za uporabo s strani operaterjev. Med njimi je prenosni infrardeči termometer majhen, lahek in prenosljiv instrument za merjenje temperature, ki združuje merjenje temperature in prikazovanje. Zaslon lahko prikaže temperaturo in izpiše različne informacije o temperaturi, nekatere pa je mogoče upravljati z daljinskim upravljalnikom ali računalniškim programom.
V primeru težkih in zapletenih okoljskih pogojev je mogoče izbrati sistem z ločeno temperaturno merilno glavo in zaslonom za enostavno namestitev in konfiguracijo. Izberete lahko obliko izhodnega signala, ki ustreza trenutni krmilni opremi.
Kalibracija infrardečih termometrov:
Infrardeči termometri morajo biti umerjeni, da pravilno prikazujejo temperaturo merjene tarče. Če je uporabljeni termometer med uporabo izven tolerance, ga je treba vrniti proizvajalcu ali servisnemu centru za ponovno kalibracijo.
