Tehnologia de măsurare a temperaturii în infraroșu joacă un rol important în controlul și monitorizarea calității produselor, diagnosticarea defecțiunilor online a echipamentelor, protecția siguranței și economisirea energiei. În ultimele două decenii, termometrele cu infraroșu fără contact s-au dezvoltat rapid în tehnologie, performanța lor a fost îmbunătățită continuu, domeniul de aplicare a fost extins continuu, iar cota lor de piață a crescut de la an la an. În comparație cu metoda de măsurare a temperaturii de contact, măsurarea temperaturii în infraroșu are avantajele unui timp de răspuns rapid, fără contact, utilizare în siguranță și durată lungă de viață.
Produsele de măsurare a temperaturii radiației infraroșii fără contact ale companiei Baytek (Lei Tai) includ trei serii portabile, online și de scanare și are o varietate de accesorii opționale și software-ul de calculator corespunzător, fiecare serie are diferite modele și specificații. Dintre diferitele tipuri de termometre cu specificații diferite, este foarte important ca utilizatorii să aleagă modelul corect de termometru cu infraroșu. Iată doar pașii de gândire despre cum să alegeți corect modelul de termometru pentru referința cumpărătorului.
Cum funcționează termometrele cu infraroșu
Înțelegerea principiului de funcționare, indicatorilor tehnici, condițiile de mediu de lucru, funcționarea și întreținerea termometrului cu infraroșu de grup este de a ajuta utilizatorii să aleagă și să utilizeze corect termometrul cu infraroșu.
Toate obiectele cu o temperatură mai mare de ** zero emit în mod constant energie de radiație infraroșie în spațiul înconjurător. Caracteristicile radiației infraroșii ale unui obiect – mărimea energiei radiante și distribuția sa în funcție de lungimea de undă – sunt strâns legate de temperatura de suprafață. Prin urmare, prin măsurarea energiei infraroșii radiate de obiectul însuși, temperatura suprafeței acestuia poate fi determinată cu precizie, care este baza obiectivă pe care se bazează măsurarea temperaturii radiației infraroșii.
Legea radiației corpului negru:
Un corp negru este un radiator idealizat, care absoarbe toate lungimile de undă de energie radiantă, nu are reflexie sau transmisie de energie și are o emisivitate de 1 pe suprafața sa. Trebuie subliniat că nu există un corp negru real în natură, dar pentru a clarifica și obține legea de distribuție a radiației infraroșii, în cercetarea teoretică trebuie selectat un model adecvat, care este modelul oscilator cuantizat al radiației cavității corpului propus. de Planck, care duce la legea lui Planck a radiației corpului negru, adică radiația spectrală a corpului negru exprimată în lungime de undă, este punctul de plecare al tuturor teoriilor radiației infraroșii, deci se numește legea radiației corpului negru.
Influența emisivității obiectului asupra termometriei radiațiilor:
Obiectele reale care există în natură nu sunt aproape niciodată corpuri negre. Cantitatea de radiație a tuturor obiectelor reale depinde nu numai de lungimea de undă a radiației și de temperatura obiectului, ci și de tipul de material care constituie obiectul, metoda de preparare, procesul termic și starea suprafeței și condițiile de mediu. . Prin urmare, pentru ca legea radiației corpului negre să se aplice tuturor obiectelor practice, trebuie introdus un factor de proporționalitate legat de proprietățile materialului și de starea suprafeței și anume emisivitatea. Acest coeficient reprezintă cât de aproape este radiația termică a unui obiect real de cea a unui corp negru și are o valoare între zero și o valoare mai mică de 1. Conform legii radiației, atâta timp cât se cunoaște emisivitatea materialului , caracteristicile radiației infraroșii ale oricărui obiect pot fi cunoscute.
Principalii factori care afectează emisivitatea sunt:
Tipul materialului, rugozitatea suprafeței, structura fizico-chimică și grosimea materialului etc.
Când utilizați un termometru cu radiații infraroșii pentru a măsura temperatura țintei, radiația infraroșie a țintei în intervalul de lungimi de undă trebuie măsurată mai întâi, iar apoi temperatura țintei măsurate trebuie calculată de termometru. Termometrele monocromatice sunt proporționale cu cantitatea de radiație din bandă: termometrele bicolore sunt proporționale cu raportul radiației din cele două benzi.
Sistem infrarosu:
Termometrul cu infraroșu este format din sistem optic, fotodetector, amplificator de semnal, procesare a semnalului, ieșire de afișare și alte părți. Sistemul optic concentrează energia radiației infraroșii a țintei în câmpul său vizual, iar dimensiunea câmpului vizual este determinată de părțile optice ale termometrului și de pozițiile acestora. Energia infraroșu este focalizată pe un fotodetector și convertită într-un semnal electric corespunzător. Semnalul este convertit în valoarea temperaturii țintei măsurate după ce a fost corectat de amplificator și circuitul de procesare a semnalului și corectat în conformitate cu algoritmul terapiei interne a instrumentului și emisivitatea țintă.
Selectarea termometrelor cu infraroșu poate fi împărțită în trei aspecte:
Indicatori de performanță, cum ar fi domeniul de temperatură, dimensiunea spotului, lungimea de undă de lucru, precizia măsurării, timpul de răspuns etc.; mediu și condiții de lucru, cum ar fi temperatura ambiantă, fereastra, afișaj și ieșire, accesorii de protecție etc.; alte opțiuni, cum ar fi ușurința în utilizare, întreținerea, performanța și prețul de calibrare etc., au, de asemenea, un anumit impact asupra alegerii termometrului. Cu tehnologia și dezvoltarea continuă, cele mai bune modele și noile progrese în termometrele cu infraroșu oferă utilizatorilor o varietate de instrumente funcționale și multifuncționale, extinzând opțiunea.
Determinați intervalul de temperatură:
Domeniul de măsurare a temperaturii este cel mai important indice de performanță al termometrului. De exemplu, produsele Raytek acoperă intervalul de -50 grade - plus 3000 de grade , dar acest lucru nu poate fi realizat cu un singur tip de termometru cu infraroșu. Fiecare model de termometru are propriul său interval de temperatură specific. Prin urmare, intervalul de temperatură măsurat de utilizator trebuie considerat exact și cuprinzător, nici prea îngust, nici prea larg. Conform legii radiației corpului negru, modificarea energiei radiante cauzată de temperatură în banda scurtă de undă a spectrului va depăși modificarea energiei radiante cauzată de eroarea de emisivitate.
Determinați dimensiunea țintei:
Conform principiului, termometrele cu infraroșu pot fi împărțite în termometre monocromatice și termometre cu două culori (termometre colorimetrice cu radiații). Pentru un termometru monocromatic, zona țintei de măsurat ar trebui să umple câmpul vizual al termometrului în timpul măsurării temperaturii. Se recomandă ca dimensiunea țintei măsurate să depășească 50 la sută din câmpul vizual. Dacă dimensiunea țintei este mai mică decât câmpul vizual, energia radiantă de fundal va intra în ramura audio-vizuală a termometrului pentru a interfera cu măsurarea temperaturii, rezultând erori. În schimb, dacă ținta este mai mare decât câmpul vizual al termometrului, termometrul nu va fi afectat de fundalul din afara zonei de măsurare.
Pentru termometrul cu două culori Raytek, temperatura este determinată de raportul dintre energia radiantă în două benzi independente de lungime de undă. Prin urmare, atunci când ținta măsurată este mică și nu este plină de locație, iar prezența fumului, a prafului și a obstacolelor pe calea de măsurare va atenua energia radiației, nu va afecta rezultatele măsurătorii. Chiar și atunci când energia este atenuată cu 95 la sută, precizia necesară pentru măsurarea temperaturii poate fi totuși garantată. Pentru ținta mică, care se află în mișcare sau vibrează, uneori se mișcă în câmpul vizual sau se poate deplasa parțial din câmpul vizual, în aceste condiții, utilizarea unui termometru cu două culori este cea mai bună alegere. Dacă este imposibil să vizați direct între termometru și țintă, canalul de măsurare este curbat, îngust, obstrucționat etc., termometrul cu fibră optică în două culori este cea mai bună alegere. Acest lucru se datorează diametrului său mic și flexibilității de a transmite energie de radiație optică prin canale curbe, blocate și pliate, permițând astfel măsurarea țintelor care sunt dificil de accesat, condiții dure sau aproape de câmpurile electromagnetice.
Determinarea rezoluției optice (distanță și sensibilitate)
Rezoluția optică este determinată de raportul dintre D și S, care este raportul dintre distanța D dintre termometru și țintă și diametrul punctului de măsurare, S. Dacă termometrul trebuie instalat departe de țintă din cauza mediului condițiile și trebuie măsurate ținte mici, trebuie selectat un termometru cu rezoluție optică mare. Cu cât rezoluția optică este mai mare, cu atât raportul D:S este mai mare, cu atât costul termometrului este mai mare.
Determinați intervalul de lungimi de undă:
Emisivitatea și proprietățile de suprafață ale materialului țintă determină răspunsul spectral sau lungimea de undă a termometrului. Pentru materialele din aliaj cu reflectivitate mare, există o emisivitate scăzută sau variabilă. În regiunea cu temperaturi ridicate, cea mai bună lungime de undă pentru măsurarea materialelor metalice este infraroșu apropiat, iar lungimea de undă de 0.18-1.0μm poate fi selectată. Alte zone de temperatură pot alege lungimi de undă de 1,6 μm, 2,2 μm și 3,9 μm. Deoarece unele materiale sunt transparente la anumite lungimi de undă, energia infraroșie va pătrunde în aceste materiale, așa că pentru acest material trebuie selectate lungimi de undă speciale. De exemplu, lungimea de undă de 10 μm, 2,2 μm și 3,9 μm (sticlă de testat trebuie să fie foarte groasă, altfel va trece prin) este selectată pentru măsurarea temperaturii interne a sticlei; lungimea de undă de 5.0 μm este selectată pentru măsurarea temperaturii interne a sticlei; lungimea de undă de 8-14 μm este potrivită pentru zona joasă de măsurare; Lungimea de undă de 3,43 μm este selectată pentru măsurarea foliei de plastic din polietilenă, iar lungimea de undă de 4,3 μm sau 7,9 μm este selectată pentru poliester. Dacă grosimea depășește 0.4mm, se selectează lungimea de undă de 8-14μm; de exemplu, lungimea de undă în bandă îngustă de 4.24-4.3μm este utilizată pentru a măsura CO2 în flacără, lungimea de undă în bandă îngustă de 4.64μm este utilizată pentru a măsura C0 în flacără, iar lungimea de undă de 4.47μm este utilizată pentru măsura N02 în flacără.
Determinați timpul de răspuns:
Timpul de răspuns reprezintă viteza de răspuns a termometrului cu infraroșu la modificarea temperaturii măsurate, care este definită ca timpul necesar pentru a atinge 95 la sută din energia citirii maxime. Este legat de constanta de timp a fotodetectorului, circuitul de procesare a semnalului și sistemul de afișare. Timpul de răspuns al noului termometru cu infraroșu de la bytek poate ajunge la 1 ms. Aceasta este mult mai rapidă decât metoda de măsurare a temperaturii de contact. Dacă viteza de mișcare a țintei este foarte rapidă sau la măsurarea țintei de încălzire rapidă, trebuie selectat termometrul cu infraroșu cu răspuns rapid, altfel nu se va obține un răspuns suficient de semnal, ceea ce va reduce precizia măsurării. Cu toate acestea, nu toate aplicațiile necesită termometre cu infraroșu cu răspuns rapid. Pentru procesele termice staționare sau țintă cu inerție termică, timpul de răspuns al termometrului poate fi relaxat. Prin urmare, selectarea timpului de răspuns al termometrului cu infraroșu trebuie adaptată la situația țintei măsurate.
Funcția de procesare a semnalului:
Măsurarea proceselor discrete (cum ar fi producția de piese) este diferită de procesele continue, necesitând termometrelor cu infraroșu să aibă funcții de procesare a semnalului (cum ar fi menținerea vârfului, păstrarea în vale, valoarea medie). De exemplu, atunci când se măsoară sticla pe banda transportoare, este necesar să se folosească menținerea vârfului, iar semnalul de ieșire al temperaturii acestuia este transmis controlerului.
Condiții de mediu de luat în considerare:
Condițiile de mediu ale termometrului au o mare influență asupra rezultatelor măsurătorilor, care ar trebui luate în considerare și rezolvate în mod corespunzător, altfel va afecta acuratețea măsurării temperaturii și chiar va cauza deteriorarea termometrului. Când temperatura ambientală este prea ridicată și există praf, fum și abur, pot fi utilizate accesorii precum jachete de protecție, răcire cu apă, sisteme de răcire cu aer și purificatoare de aer furnizate de producător. Aceste accesorii pot rezolva eficient impactul asupra mediului și pot proteja termometrul pentru măsurarea precisă a temperaturii. La identificarea accesoriilor ar trebui să fie necesare servicii standardizate pe cât posibil pentru a reduce costurile de instalare. Când fumul, praful sau alte particule degradează semnalul de energie măsurat, un termometru cu două culori este cea mai bună alegere. În zgomot, câmpuri electromagnetice, vibrații sau condiții de mediu inaccesibile sau alte condiții dure, termometrele cu fibră optică dublă culoare sunt cea mai bună alegere.
În aplicații cu materiale sigilate sau periculoase (cum ar fi containere sau cutii de vid), termometrul observă printr-o fereastră. Materialul trebuie să aibă o rezistență suficientă și să depășească intervalul de lungimi de undă de lucru a termometrului utilizat. De asemenea, este necesar să se determine dacă operatorul trebuie să observe și prin fereastră, așa că alegeți locația adecvată de instalare și materialul ferestrei pentru a evita influența reciprocă. În aplicațiile de măsurare a temperaturii scăzute, materialele Ge sau Si sunt de obicei folosite ca ferestre, care sunt opace la lumina vizibilă, iar ochiul uman nu poate observa ținta prin fereastră. Dacă operatorul trebuie să treacă prin ținta ferestrei, ar trebui utilizat un material optic care transmite atât radiația infraroșie, cât și lumina vizibilă. De exemplu, un material optic care transmite atât radiația infraroșie, cât și lumina vizibilă, cum ar fi ZnSe sau BaF2, ar trebui utilizat ca material pentru fereastră.
Simplu de utilizat și ușor de utilizat:
Termometrele cu infraroșu ar trebui să fie intuitive, ușor de utilizat și ușor de utilizat de către operatori. Printre acestea, un termometru portabil cu infraroșu este un instrument mic, ușor și portabil de măsurare a temperaturii, care integrează măsurarea temperaturii și ieșirea de afișare. Panoul de afișare poate afișa temperatura și emite diferite informații despre temperatură, iar unele pot fi operate prin telecomandă sau program software de calculator.
În cazul condițiilor de mediu dure și complexe, un sistem cu cap de măsurare a temperaturii și afișaj separat poate fi selectat pentru instalare și configurare ușoară. Poate fi selectată forma de ieșire a semnalului care se potrivește cu echipamentul de control curent.
Calibrarea termometrelor cu radiații infraroșii:
Termometrele cu infraroșu trebuie calibrate pentru a afișa corect temperatura țintei măsurate. Dacă termometrul folosit este în afara toleranței de utilizare, acesta trebuie returnat producătorului sau centrului de reparații pentru recalibrare.
