紅外線測溫儀選型及使用需知

  紅外線測溫儀選型及使用需知

    溫度是度量物體冷熱程度的一個物理量，是工業(yè)生產(chǎn)中很普遍、很重要的一個熱工參數(shù)，許多生產(chǎn)工藝過程要求對溫度進行監(jiān)視和控制。某些設(shè)備的運行狀態(tài)是否正常會在溫度方面有明顯的反映，從而根據(jù)溫度值的變化可以了解機電設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)及其故障。 而溫度不能直接測量，必須借助物體的某些物理性質(zhì)來間接地測量,紅外測溫作為一種常用的測溫技術(shù)具有很明顯的優(yōu)勢。

紅外測溫儀特點 
    紅外測溫是一種非接觸式測溫技術(shù)，它具有以下 特點： （1）非接觸測量； （2）反應(yīng)時間快，十分之幾秒； （3）靈敏度高，0．1℃ 的溫度分辨率和毫米級的空 間分辨率； （4）測溫范圍廣，零下幾十度到上千度。 由于測量時無需接觸被測物體，因此可安全地檢 測難以接觸的物體的溫度，并且對被測物體無污染和 損壞。 便攜式紅外線溫儀由于隨身攜帶方便，操作簡便， 能用于多方面的目標溫度檢測，被廣泛應(yīng)用于設(shè)備故 障診斷、暖通、鐵路、石油、化工、冶金、玻璃、金屬加工 等領(lǐng)域。本文從紅外測溫的基本原理出發(fā)，重點談?wù)?如何提高紅外測溫儀的準確性。

紅外線測溫儀原理
    紅外線是一種不可見光，它具有很強的熱效應(yīng)。 自然界里任何物體，只要它的溫度高于零度（一 273~C）都能輻射紅外線。利用物體的紅外輻射來測量物質(zhì)溫度就是紅外測溫。 紅外測溫遵循的基本原理和依據(jù)為斯蒂芬一彼爾茲曼定律。該定律給出了物質(zhì)溫度與輻射能量之間的關(guān)系式中： E一物體的輻射功率（W／m ）； 仃一材料的比輻射率； s一斯蒂芬一彼爾茲曼常數(shù)（5．67 X 10 W／（m ·K ））；卜物體的溫度（K）。 由上式可知：根據(jù)物體發(fā)射的輻射功率（探測器測 量出）和它的比輻射率（查表或?qū)嶒灥玫剑?，按照上?的公式就可求出它的溫度。

紅外線測溫儀選型及使用需知
    確定測溫范圍：測溫范圍是 重要的一個性能指標。如Raytek（雷泰）產(chǎn)品覆蓋范圍為一5O℃ 到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范圍。因此我們要對待測溫度段有一個大致了解，再來決定選擇使用什么型號的測溫儀。被測溫度范圍一定要考慮準確、周全，既不要過窄，也不要過寬。測溫儀測溫范圍越窄，監(jiān)控溫度的輸出信號分辨率越高，度越高，測溫就更準確。測溫范圍過寬，會降低測溫精度，誤差較大。 
        確定被測物體的發(fā)射率：發(fā)射率反應(yīng)了一個物 體輻射紅外光線的能力。因此要根據(jù)設(shè)定的發(fā)射率來 補償不同物體因發(fā)射率不同而導(dǎo)致的對測量溫度的影 響。影響發(fā)射率的主要因數(shù)有：材料種類、表面粗糙 度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等。實踐中一些物體的發(fā)射率能在有關(guān)文獻中查到，對于未知發(fā)射率的物體，可先用接觸式測溫儀測量物體表面，再用紅外測溫儀測量物體表面，同時調(diào)整發(fā)射率，使得測量到的溫度與接觸式測溫儀的溫度一致，此時的發(fā)射率即為測量物體的發(fā)射率。實際上，很多單位還在使用無法調(diào)整發(fā)射率的便攜式測溫儀，測溫時如不能根據(jù)物體材料調(diào)整相應(yīng)發(fā)射率會產(chǎn)生過大誤差。
    了解光學(xué)分辨率（距離系數(shù)）：注意測量距離光 學(xué)分辨率由D與S之比確定，是測溫儀到目標之間的距離D與測量靶點直徑S之比。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須在遠離目標之處使用，而又要測量小的目標，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀。反之，則選擇低光學(xué)分辨率的紅外測溫儀。因為光學(xué)分辨率越高， 即D：S比值越大，測溫儀的成本也越高。 實際使用中，許多人忽略了測溫儀的光學(xué)分辨率。 不管被測目標點直徑s大小，打開激光束對準測量目標就測試。實際上他們忽略了該測溫儀的D：S值的要求，這樣測出的溫度誤差可能很大。測量時應(yīng)盡量使測量目標充滿測溫儀的整個視場，以確保測量結(jié)果的有效性和準確性。
     環(huán)境條件的影響：紅外測溫儀的探測器是在環(huán)境溫度下工作的，它對紅外輻射能量的接收，會受到工作環(huán)境溫度的影響。每種測溫儀有自己的正常工作條 件，因此在使用中，我們應(yīng)盡量使其達到工作要求。被測目標表面紅外輻射能量是經(jīng)大氣傳輸?shù)郊t外測溫儀里的，這就會受到大氣中的水蒸汽、二氧化碳、 一氧化碳等氣體分子的吸收而衰減和空氣中懸浮微粒的散射而衰減。輻射能量傳輸?shù)乃p隨距離的增大而增加，使得儀器顯示出來的溫度低于被測目標點的實際溫度值，從而造成誤診斷。由此可見，隨著檢測距離增大，大氣影響將會越來越大。如要獲得目標溫度準確性，必須采取如下對策：盡量選擇在環(huán)境大氣比較干燥、潔凈的時節(jié)進行檢測；在不影響安全的條件下盡可能縮短檢測距離，還要對溫度測量結(jié)果進行合理的距離修正，以便測得實際溫度值。 例如，對戶外電力設(shè)備進行檢測時，紅外測溫儀接收的紅外輻射除了包括受檢設(shè)備相應(yīng)部位自身發(fā)射的輻射以外，還會包括設(shè)備其他部位和背景的反射，以及直接射人太陽輻射。這些輻射都將對設(shè)備待測部位的溫度造成干擾，對故障檢測帶來誤差。因此盡可能選擇在陰天或者在傍晚日落無光照時問進行。影響測溫準確性的環(huán)境因素比較多，大家使用時， 可針對具體精度要求，采取相應(yīng)的措施。
    清潔鏡頭和測溫儀的標定：測溫儀使用一段時 問后，鏡頭上會積留灰塵，這一點易被忽視?？捎们鍧嵡虼等ケ砻鎵m埃或使用潔凈的棉簽沾少許水清潔鏡頭表面。否則會造成測溫儀所示的溫度低于被測目標的實際溫度。 紅外測溫儀必須定期標定，這樣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(xiàn)測溫超差，則需退回廠家或維修中心重新標定。

結(jié)論 
    紅外測溫技術(shù)是一種非常有效的在線監(jiān)測手段。 它不但可以通過在線監(jiān)測發(fā)現(xiàn)缺陷，而且還能與其它試驗方法相結(jié)合，對故障進行定位，給檢修帶來很大方便。但是不完善的測量會造成測溫誤差過大，起不到監(jiān)測作用。 目前紅外在線診斷技術(shù)還在經(jīng)驗發(fā)展階段。這就要求紅外監(jiān)測工作者通過各種設(shè)備內(nèi)部故障特性、圖譜的研究和實踐的積累，來不斷地積累經(jīng)驗，提高診斷準確性。