摘 要：红外测温仪正在越来越多地用在工业现场，如焦化厂焦炉温度、钢铁厂中钢、铁水的温度等，它直接关系到产品的质量，并对节能减排起了积极作用，但是选择合适的红外测温仪成了困扰企业的新问题。

    山西作为能源大省，近几年的经济迅速发展，其中尤其以煤炭资源为主的能源产业发展迅速，焦化、钢铁、铸造、化工等产业发展大步前进。红外测温仪也越来越多地用于工业现场，如焦化厂焦炉温度、钢铁厂中钢、铁水的温度等，这直接关系到产品的质量，对节能减排起了积极作用，但是如何选择合适的红外测温仪成了困扰它们的问题。作者就红外测温仪的选择方法进行以下探讨。

    红外测温技术在产品质量控制和监测、设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了重要作用。近年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断提高，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法，红外测温有响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式 3 大系列，并备有各种选件和计算机软件，每一系列中又有各种型号及规格。在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。

    红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，红外检测是一种在线监测（不停电）式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线（红外辐射），将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等特点。由于其自身分子的运动，物体不停地向外辐射红外热能，从而在表面形成一定的温度场，俗称“热像”。红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。目前，应用红外诊技术的测试设备比较多，如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像，使测试效果直观，灵敏度高，能检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备内部、外部的发热情况，可靠性高，对发现设备隐患非常有效。

    1 红外测温仪工作原理

    一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射特性———辐射能量的大小及其按波长的分布———与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的基础

    当用红外辐射测温仪测量目标的温度时，首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温仪与波段内的辐射量成比例；双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。

    2 红外系统

    红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

    3 选择红外测温仪应考虑以下因素

    ① 性能指标方面，如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等；环境和工作条件方面，如环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等；其他选择方面，如使用方便、维修和校准性能以及价格等，也对测温仪的选择产生一定的影响。

    ②确定测温范围是测温仪最重要的一个性能指标。每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围。因此，用户的被测温度范围一定要准确、周全，既不要过窄又不要过宽。根据黑体辐射定律，在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化，因此，测温时应尽量选用短波较好。

    ③ 确定目标尺寸红外测温仪，根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪（辐射比色测温仪）。对于单色测温仪，在进行测温时，被测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50 为好。如果目标尺寸小于视场背景辐射能量就会进入测温仪的视声符支干扰测温读数，造成误差。相反，如果目标大于测温仪的视场，测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。

    4 选择红外测温仪的方法

    4.1 确定光学分辨率（距离系灵敏）

    光学分辨率由D 与 S 之比确定，是测温仪到目标之间的距离D 与测量光斑直径 S 之比。如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处，而又要测量小的目标，就应选择高光学分辨率的测温仪。光学分辨率越高，即增大 D：S 比值，测温仪的成本也越高。

    4.2 确定波长范围

    目标材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱响应或波长。对于高反射率合金材料，有低的或变化的发射率。在高温区，测量金属材料的最佳波长是近红外，可选用0.18 mm～1.0 mm 波长。其他温区可选用 1.6 mm、2.2 mm和 3.9 mm 波长。由于有些材料在一定波长是透明的，红外能量会穿透这些材料，对这种材料应选择特殊的波长。如测量玻璃内部温度选用1.0 mm、2.2 mm 和 3.9 mm（被测玻璃要很厚，否则会透过）波长，测量玻璃内部温度选用 5.0 mm 波长，测低区选用 8 mm～14 mm 波长为宜；再如测量聚乙烯塑料薄膜选用 3.43 mm波长，聚酯类选用 4.3 mm 或 7.9 mm 波长，厚度超过0.4 mm 选用 8 mm～14 mm 波长；又如测火焰中的 CO2用窄带 4.24 mm～4.3 mm 波长，测火焰中的 CO 用窄带4.64 mm 波长，测量火焰中的 NO2用4.47 mm 波长。

    4.3 确定响应时间

    响应时间表示红外测温仪对被测温度变化的反应速度，定义为到达最后读数的95能量所需时间，它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。如果目标的运动速度很快或测量快速加热的目标时，要选用快速响应红外测温仪，否则达不到足够的信号响应，会降低测量精度。并不是所有应用都要求快速响应的红外测温仪。对于静止的或目标热过程存在热惯性时，测温仪的响应时间就可以放宽要求了。因此，红外测温仪响应时间的选择要和被测目标的情况相适应。

    4.4 环境条件考虑

    测温仪所处的环境条件对测量结果有很大影响，应加以考虑并适当解决，否则会影响测温精度甚至引起测温仪的损坏。当环境温度过高、存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下，可选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效地解决环境影响并保护测温仪，实现准确测温。在确定附件时，应尽可能要求标准化服务，以降低安装成本。当烟雾、灰尘或其他颗粒降低测量能量信呈悍，双色测温仪是最佳选择。在噪声、电磁场、振动或难以接近环境等其他恶劣条件下，光纤双色测温仪是最佳选择。

    在环境条件恶劣复杂的情况下，可以选择测温头和显示器分开的系统，以便于安装和配置。可选择与现行控制设备相匹配的信号输出形式。

     5  红外辐射测温仪的标定

    红外测温仪必须经过标定才能正确地显示出被测目标的温度。如果所用的测温仪在使用中出现测温超差，则需退回厂家或维修中心重新标定。

    企业选择红外测温仪要根据自己使用环境的不同、使用对象的不同及测试温度范围的不同等来选择合适的红外测温仪，否则会造成不必要的损失。

    本文作者：闫成鲲

上一篇 : 暂无             下一篇 : 烤地瓜机 烤地瓜机烤地瓜的原理