紅外測溫儀的原理和組成
紅外測溫儀的測溫原理是將物體(如鋼水)發(fā)射的紅外線(xiàn)具有的輻射能轉變成電信號,紅外線(xiàn)輻射能的大小與物體(如鋼水)本身的溫度相對應,根據轉變成電信號大小,可以確定物體(如鋼水)的溫度。
一、紅外測溫儀工作原理
紅外測溫儀由光學(xué)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(xué)系統匯聚其視場(chǎng)內的目標紅外輻射能量,視場(chǎng)的大小由測溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉變?yōu)橄鄳碾娦盘?。該信號?jīng)過(guò)放大器和信號處理電路,并按照儀器內療的算法和目標發(fā)射率校正后轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值。
在自然界中,一切溫度高于零度的物體都在不停地向周?chē)臻g發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長(cháng)的分布 —— 與它的表面溫度有著(zhù)十分密切的關(guān)系。因此,通過(guò)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(guān)基礎。
黑體是一種理想化的輻射體,它吸收所有波長(cháng)的輻射能量,沒(méi)有能量的反射和透過(guò),其表面的發(fā)射率為 1 。但是,自然界中存在的實(shí)際物體,幾乎都不是黑體,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(cháng)表示的黑體光譜輻射度,這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點(diǎn),故稱(chēng) 黑體輻射定律 。所有實(shí)際物體的輻射量除依賴(lài)于輻射波長(cháng)及物體的溫度之外,還與構成物體的材料種類(lèi)、制備方法、熱過(guò)程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此,為使黑體輻射定律適用于所有實(shí)際物體,必須引入一個(gè)與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數,即發(fā)射率。該系數表示實(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度,其值在零和小于 1 的數值之間。根據輻射定律,只要知道了材料的發(fā)射率,就知道了任何物體的紅外輻射特性。影響發(fā)射率的主要因素在:材料種類(lèi)、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(shí)首先要測量出目標在其波段范圍內的紅外輻射量,然后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(gè)波段的輻射量之比成比例。
二、紅外測溫儀的系統組成
紅外測溫采用逐點(diǎn)分析的方式,即把物體一個(gè)局部區域的熱輻射聚焦在單個(gè)探測器上,并通過(guò)已知物體的發(fā)射率,將輻射功率轉化為溫度。由于被檢測的對象、測量范圍和使用場(chǎng)合不同,紅外測溫儀的外觀(guān)設計和內部結構不盡相同,但基本結構大體相似,主要包括光學(xué)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,其基本結構如圖所示。
三、紅外測溫儀的基本結構簡(jiǎn)圖
輻射體發(fā)出的紅外輻射.進(jìn)入光學(xué)系統,經(jīng)調制器把紅外輻射調制成交變輻射,由探測器轉變成為相應的電信號。該信號經(jīng)過(guò)放大器和信號處理電路,并按照儀器內的算法和目標發(fā)射率校正后轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值。
四、使用紅外測溫儀的好處
便捷 紅外測溫儀可快速提供溫度測量,在用熱偶讀取一個(gè)滲漏連接點(diǎn)的時(shí)間內,用紅外測溫儀幾乎可以讀取所有連接點(diǎn)的溫度。另外由于紅外測溫儀堅實(shí) 。 輕巧,且不用時(shí)易于放在皮套中。在工廠(chǎng)巡視和日常檢驗工作時(shí)都可攜帶。
紅外測溫儀通常精度都是 1 度以?xún)?。這種性能在做預防性維護時(shí)特別重要,如監視惡劣生產(chǎn)條件和將導致設備損壞或停機的特別事件時(shí)。用紅外測溫儀,你甚至可快速探測操作溫度的微小變化,在其萌芽之時(shí)就可將問(wèn)題解決,減少因設備故障造成的開(kāi)支和維修的范圍。
安全 紅外測溫儀能夠安全地讀取難以接近的或不可到達的目標溫度 ,可以在儀器允許的范圍內讀取目標溫度。非接觸溫度測量還可在不安全的或接觸測溫較困難的區域進(jìn)行,測量就象在手邊測量一樣容易。