Infracrvena tehnologija mjerenja temperature igra važnu ulogu u kontroli i praćenju kvalitete proizvoda, online dijagnozi kvarova opreme, sigurnosnoj zaštiti i uštedi energije. U posljednja dva desetljeća beskontaktni infracrveni toplomjeri brzo su se razvijali u tehnologiji, njihova izvedba se kontinuirano poboljšavala, njihov opseg primjene kontinuirano se širio, a njihov tržišni udio se povećavao iz godine u godinu. U usporedbi s metodom kontaktnog mjerenja temperature, infracrveno mjerenje temperature ima prednosti brzog vremena odziva, beskontaktne, sigurne upotrebe i dugog vijeka trajanja.
Beskontaktni proizvodi za mjerenje temperature infracrvenog zračenja tvrtke Baytek (Lei Tai) uključuju prijenosne, mrežne i skenirajuće tri serije, te imaju niz dodatnih dodataka i odgovarajući računalni softver, svaka serija ima različite modele i specifikacije. Između raznih vrsta termometara s različitim specifikacijama, vrlo je važno za korisnike odabrati ispravan model infracrvenog termometra. Ovdje su samo koraci za razmišljanje o tome kako pravilno odabrati model toplomjera za referencu kupca.
Kako rade infracrveni termometri
Razumijevanje principa rada, tehničkih pokazatelja, radnih uvjeta okoline, rada i održavanja skupnog infracrvenog termometra pomaže korisnicima da pravilno odaberu i koriste infracrveni termometar.
Svi objekti s temperaturom višom od ** nule neprestano emitiraju energiju infracrvenog zračenja u okolni prostor. Karakteristike infracrvenog zračenja objekta - veličina energije zračenja i njezina raspodjela po valnoj duljini - usko su povezane s temperaturom njegove površine. Dakle, mjerenjem infracrvene energije koju zrači sam objekt može se točno odrediti njegova površinska temperatura, što je objektivna osnova na kojoj se temelji mjerenje temperature infracrvenog zračenja.
Zakon o zračenju crnog tijela:
Crno tijelo je idealizirani radijator, koji apsorbira sve valne duljine energije zračenja, nema refleksiju niti prijenos energije i ima emisivnost 1 na svojoj površini. Treba istaknuti da u prirodi ne postoji stvarno crno tijelo, ali da bi se razjasnio i dobio zakon distribucije infracrvenog zračenja, u teoretskom istraživanju mora se odabrati odgovarajući model, a to je predloženi kvantizirani oscilatorni model zračenja tjelesnih šupljina. Plancka, koji vodi do Planckovog zakona zračenja crnog tijela, odnosno spektralnog zračenja crnog tijela izraženog valnom duljinom, polazište je svih teorija infracrvenog zračenja, pa se naziva zakon zračenja crnog tijela.
Utjecaj emisivnosti objekta na radijacijsku termometriju:
Stvarni objekti koji postoje u prirodi gotovo nikad nisu crna tijela. Količina zračenja svih stvarnih objekata ne ovisi samo o valnoj duljini zračenja i temperaturi objekta, već i o vrsti materijala koji čini predmet, metodi pripreme, toplinskom procesu te stanju površine i uvjetima okoline. . Dakle, da bi se zakon o zračenju crnog tijela mogao primijeniti na sve praktične objekte, mora se uvesti faktor proporcionalnosti vezan uz svojstva materijala i stanje površine, a to je emisivnost. Ovaj koeficijent predstavlja koliko je toplinsko zračenje stvarnog objekta blisko onom crnog tijela i ima vrijednost između nule i vrijednosti manje od 1. Prema zakonu zračenja, sve dok je poznata emisivnost materijala , mogu se znati karakteristike infracrvenog zračenja bilo kojeg objekta.
Glavni čimbenici koji utječu na emisivnost su:
Vrsta materijala, hrapavost površine, fizikalno-kemijska struktura i debljina materijala itd.
Kada koristite termometar za infracrveno zračenje za mjerenje temperature mete, prvo treba izmjeriti infracrveno zračenje mete u rasponu valnih duljina, a zatim termometrom treba izračunati temperaturu izmjerene mete. Monokromatski termometri proporcionalni su količini zračenja u pojasu: dvobojni termometri proporcionalni su omjeru zračenja u dva pojasa.
Infracrveni sustav:
Infracrveni termometar sastoji se od optičkog sustava, fotodetektora, pojačala signala, obrade signala, izlaza za prikaz i drugih dijelova. Optički sustav koncentrira energiju infracrvenog zračenja mete u svom vidnom polju, a veličina vidnog polja određena je optičkim dijelovima termometra i njihovim položajima. Infracrvena energija se fokusira na fotodetektor i pretvara u odgovarajući električni signal. Signal se pretvara u temperaturnu vrijednost izmjerene mete nakon što ga ispravi pojačalo i krug za obradu signala, te korigira prema algoritmu interne terapije instrumenta i ciljne emisivnosti.
Izbor infracrvenih termometara može se podijeliti u tri aspekta:
Pokazatelji performansi, kao što su raspon temperature, veličina točke, radna valna duljina, točnost mjerenja, vrijeme odziva itd.; okoliš i radni uvjeti, kao što su temperatura okoline, prozor, zaslon i izlaz, zaštitni dodaci itd.; druge mogućnosti, kao što su jednostavnost korištenja, performanse održavanja i kalibracije i cijena itd., također imaju određeni utjecaj na izbor termometra. S tehnologijom i kontinuiranim razvojem, najbolji dizajni i novi napredak u infracrvenim termometrima pružaju korisnicima niz funkcionalnih i višenamjenskih instrumenata, proširujući izbor.
Odredite raspon temperature:
Raspon mjerenja temperature najvažniji je pokazatelj učinkovitosti termometra. Na primjer, Raytek proizvodi pokrivaju raspon od -50 stupnjeva - plus 3000 stupnjeva, ali to ne može učiniti jedna vrsta infracrvenog termometra. Svaki model termometra ima svoje specifično temperaturno područje. Stoga se raspon temperaturnih mjerenja korisnika mora smatrati točnim i sveobuhvatnim, niti preuskim niti preširokim. Prema zakonu o zračenju crnog tijela, promjena energije zračenja uzrokovana temperaturom u kratkom valnom pojasu spektra će premašiti promjenu energije zračenja uzrokovanu greškom emisivnosti.
Odredite ciljnu veličinu:
Prema principu, infracrveni termometri se mogu podijeliti na monokromatske termometre i dvobojne termometre (radijacijski kolorimetrijski termometri). Za monokromatski termometar, područje mete koje se mjeri mora ispunjavati vidno polje termometra tijekom mjerenja temperature. Preporuča se da veličina mjerene mete prelazi 50 posto vidnog polja. Ako je veličina mete manja od vidnog polja, pozadinska energija zračenja ući će u audio-vizualni ogranak termometra i ometati očitanje mjerenja temperature, što će rezultirati pogreškama. Nasuprot tome, ako je cilj veći od vidnog polja termometra, na termometar neće utjecati pozadina izvan područja mjerenja.
Za dvobojni termometar Raytek, temperatura je određena omjerom energije zračenja u dva neovisna pojasa valnih duljina. Stoga, kada je izmjerena meta mala i nije puna mjesta, a prisutnost dima, prašine i prepreka na putu mjerenja će prigušiti energiju zračenja, to neće utjecati na rezultate mjerenja. Čak i kada je energija oslabljena za 95 posto, potrebna točnost mjerenja temperature i dalje se može jamčiti. Za malu metu, koja se kreće ili vibrira, ponekad se pomiče u vidnom polju, ili se može djelomično pomaknuti iz vidnog polja, pod ovim uvjetima, upotreba dvobojnog toplomjera je najbolji izbor. Ako je nemoguće izravno naciljati između toplomjera i mete, mjerni kanal je zakrivljen, uzak, začepljen itd., dvobojni optički termometar je najbolji izbor. To je zbog njegovog malog promjera i fleksibilnosti za prijenos energije optičkog zračenja preko zakrivljenih, blokiranih i presavijenih kanala, čime se omogućuje mjerenje ciljeva kojima je teško pristupiti, u teškim uvjetima ili blizu elektromagnetskih polja.
Određivanje optičke rezolucije (udaljenost i osjetljivost)
Optička razlučivost određena je omjerom D prema S, što je omjer udaljenosti D između termometra i cilja i promjera mjerne točke, S. Ako se termometar mora postaviti daleko od cilja zbog okoliša uvjetima, a trebaju se mjeriti male mete, treba odabrati termometar visoke optičke rezolucije. Što je veća optička rezolucija, što je veći omjer D:S, to je veća cijena termometra.
Odredite raspon valnih duljina:
Emisivnost i površinska svojstva ciljanog materijala određuju spektralni odziv ili valnu duljinu termometra. Za materijale od legura visoke refleksije postoji niska ili različita emisija. U području visokih temperatura, najbolja valna duljina za mjerenje metalnih materijala je blizu infracrvene, a može se odabrati valna duljina od 0.18-1.0μm. Druge temperaturne zone mogu odabrati valne duljine 1,6 μm, 2,2 μm i 3,9 μm. Budući da su neki materijali prozirni na određenim valnim duljinama, infracrvena energija će prodrijeti kroz te materijale, pa za ovaj materijal treba odabrati posebne valne duljine. Na primjer, za mjerenje unutarnje temperature stakla odabrana je valna duljina od 10 μm, 2,2 μm i 3,9 μm (staklo koje se ispituje treba biti vrlo debelo, inače će proći); za mjerenje unutarnje temperature stakla odabrana je valna duljina od 5.0 μm; valna duljina od 8-14 μm prikladna je za nisko mjerno područje; Za mjerenje polietilenske plastične folije odabrana je valna duljina od 3,43 μm, a za poliester valna duljina od 4,3 μm ili 7,9 μm. Ako debljina prelazi 0.4 mm, odabrana je valna duljina od 8-14 μm; na primjer, uskopojasna valna duljina od 4.24-4.3μm koristi se za mjerenje C02 u plamenu, uskopojasna valna duljina od 4,64μm koristi se za mjerenje C0 u plamenu, a valna duljina od 4,47μm koristi se za izmjerite N02 u plamenu.
Odredite vrijeme odgovora:
Vrijeme odziva predstavlja brzinu odziva infracrvenog termometra na promjenu izmjerene temperature, što je definirano kao vrijeme potrebno za postizanje 95 posto energije maksimalnog očitanja. Povezan je s vremenskom konstantom fotodetektora, kruga za obradu signala i sustava prikaza. Vrijeme odziva bytekovog novog infracrvenog termometra može doseći 1 ms. Ovo je mnogo brže od metode kontaktnog mjerenja temperature. Ako je brzina kretanja cilja vrlo velika ili kada se mjeri cilj koji se brzo zagrijava, treba odabrati infracrveni termometar s brzim odzivom, inače se neće postići dovoljan odziv signala, što će smanjiti točnost mjerenja. Međutim, ne zahtijevaju sve primjene infracrvene termometre s brzim odzivom. Za stacionarne ili ciljane toplinske procese s toplinskom inercijom, vrijeme odziva termometra može se smanjiti. Stoga bi odabir vremena odziva infracrvenog termometra trebao biti prilagođen situaciji mjerenog cilja.
Funkcija obrade signala:
Mjerenje diskretnih procesa (kao što je proizvodnja dijelova) razlikuje se od kontinuiranih procesa, zahtijevajući da infracrveni termometri imaju funkcije obrade signala (kao što su zadržavanje vršne vrijednosti, zadržavanje nizine, prosječna vrijednost). Na primjer, kod mjerenja stakla na pokretnoj traci potrebno je koristiti peak hold, a izlazni signal njegove temperature prenosi se na regulator.
Uvjeti okoliša koje treba uzeti u obzir:
Uvjeti okoline termometra imaju velik utjecaj na rezultate mjerenja, što treba uzeti u obzir i pravilno riješiti, inače će utjecati na točnost mjerenja temperature, pa čak i oštetiti termometar. Kada je temperatura okoline previsoka i ima prašine, dima i pare, mogu se koristiti dodaci kao što su zaštitni omotači, vodeno hlađenje, sustavi za hlađenje zraka i pročistači zraka koje isporučuje proizvođač. Ovi dodaci mogu učinkovito riješiti utjecaj na okoliš i zaštititi termometar za točno mjerenje temperature. Kod identificiranja dodatne opreme treba zahtijevati standardizirane usluge što je više moguće kako bi se smanjili troškovi instalacije. Kada dim, prašina ili druge čestice pogoršaju izmjereni energetski signal, dvobojni termometar je najbolji izbor. Kod buke, elektromagnetskih polja, vibracija ili nepristupačnih uvjeta okoline ili drugih teških uvjeta, dvobojni termometri s optičkim vlaknima najbolji su izbor.
U zatvorenim ili opasnim materijalima (kao što su spremnici ili vakuumske kutije), termometar promatra kroz prozor. Materijal mora imati dovoljnu čvrstoću i proći radni raspon valnih duljina korištenog termometra. Također je potrebno utvrditi treba li i operater promatrati kroz prozor, pa odabrati odgovarajuće mjesto ugradnje i materijal prozora kako bi se izbjegao međusobni utjecaj. U primjenama mjerenja niske temperature, Ge ili Si materijali se obično koriste kao prozori, koji su neprozirni za vidljivu svjetlost, a ljudsko oko ne može promatrati metu kroz prozor. Ako operater treba proći kroz ciljni prozor, treba koristiti optički materijal koji prenosi i infracrveno zračenje i vidljivo svjetlo. Na primjer, optički materijal koji propušta i infracrveno zračenje i vidljivu svjetlost, kao što je ZnSe ili BaF2, trebao bi se koristiti kao materijal prozora.
Jednostavan za rukovanje i jednostavan za korištenje:
Infracrveni termometri trebaju biti intuitivni, jednostavni za rukovanje i laki za rukovanje. Među njima, prijenosni infracrveni termometar mali je, lagan i prijenosni instrument za mjerenje temperature koji integrira mjerenje temperature i prikaz. Zaslon može prikazivati temperaturu i ispisivati razne informacije o temperaturi, a nekima se može upravljati daljinskim upravljačem ili računalnim softverskim programom.
U slučaju teških i složenih uvjeta okoline, može se odabrati sustav s odvojenom glavom za mjerenje temperature i zaslonom za jednostavnu instalaciju i konfiguraciju. Može se odabrati oblik izlaznog signala koji odgovara trenutnoj upravljačkoj opremi.
Kalibracija infracrvenih termometara:
Infracrveni termometri moraju biti kalibrirani kako bi ispravno prikazali temperaturu cilja koji se mjeri. Ako je korišteni termometar izvan tolerancije u uporabi, potrebno ga je vratiti proizvođaču ili centru za popravak na ponovno kalibriranje.
