一文讀懂紅外測(cè)溫儀

一、紅外線(xiàn)測(cè)溫儀原理

紅外線(xiàn)測(cè)溫儀由光學(xué)元件、光電探測(cè)器、信號(hào)增強(qiáng)器及信號(hào)分析、顯示輸出等部分組成。光學(xué)元件聚集其視場(chǎng)角里的目標(biāo)紅外輻射動(dòng)能，視場(chǎng)角大小由測(cè)溫儀的光學(xué)零件以及部位明確。紅外線(xiàn)動(dòng)能集中在光電探測(cè)器上并轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電子信號(hào)。該數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)放大儀和信號(hào)分析電源電路，并依據(jù)儀器設(shè)備內(nèi)療算法和目標(biāo)發(fā)射率矯正后轉(zhuǎn)變成待測(cè)目標(biāo)的溫度值。

在自然界中，一切溫度高過(guò)絕對(duì)零度物體都在不停地向周?chē)覂?nèi)空間傳出紅外輻射動(dòng)能。一個(gè)物體紅外輻射能量的大小以及按波長(zhǎng)遍布——與它的表面溫度有著十分密切關(guān)系。因而，根據(jù)對(duì)物件本身輻射源的紅外動(dòng)能的檢測(cè)，便可清晰地測(cè)量它的表面溫度，這便是紅外輻射測(cè)溫所依據(jù)的客觀性基本。

黑體是一種理想化輻射體，它消化吸收全部波長(zhǎng)輻射能量，沒(méi)有能量的反射和通過(guò)，其表面的發(fā)射率為1?？墒牵笞匀恢谐霈F(xiàn)的具體物件，基本上不是黑體，為了能搞清和獲得紅外輻射分布特征，在理論基礎(chǔ)研究中必須選擇適合自己的實(shí)體模型，這便是海洋之災(zāi)所提出的腎管輻射量子理論震子實(shí)體模型，進(jìn)而導(dǎo)出來(lái)了海洋之災(zāi)黑體輻射的基本定律，就是以光波長(zhǎng)表述的黑體字光譜儀輻射度，這也是一切紅外輻射基礎(chǔ)理論的初衷，故名黑體輻射基本定律。全部具體一個(gè)物體輻射強(qiáng)度除取決于輻射源光波長(zhǎng)及一個(gè)物體溫度以外，還和組成一個(gè)物體材料類(lèi)型、制備工藝、熱過(guò)程以及表面形態(tài)和自然條件都有關(guān)系。

因而，為了保證黑體輻射基本定律適合所有具體物件，務(wù)必引入一個(gè)和材料性質(zhì)及表面形態(tài)相關(guān)的比例系數(shù)，即發(fā)射率。該指數(shù)表明具體一個(gè)物體熱傳遞與黑體輻射的靠近水平，該值在零和低于1的值中間。

依據(jù)輻射源基本定律，只需要知道了原材料的發(fā)射率，就明白了任何物體的紅外輻射特點(diǎn)。危害發(fā)射率的主要因紗在：材料類(lèi)型、外表粗糙度、物理化學(xué)構(gòu)造各種材料薄厚等。若用紅外輻射測(cè)溫儀精確測(cè)量目標(biāo)的溫度時(shí)首先測(cè)量出目標(biāo)則在波長(zhǎng)范圍之內(nèi)紅外輻射量，再由測(cè)溫儀算出待測(cè)目標(biāo)的溫度。純色測(cè)溫儀與波長(zhǎng)里的輻射強(qiáng)度成正比例；兩色測(cè)溫儀與兩個(gè)波段的輻射強(qiáng)度比例成正比例。

二、紅外線(xiàn)測(cè)溫儀的特征

優(yōu)勢(shì)：

①在線(xiàn)測(cè)量：不需要接觸到了待測(cè)溫度場(chǎng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或表面，因而，不容易影響待測(cè)溫度場(chǎng)的情況，測(cè)溫儀自身也不受溫度場(chǎng)的損害。

②檢測(cè)范圍廣：以其是是非非觸碰測(cè)溫，因此測(cè)溫儀并不處在較高或相對(duì)較低的溫度場(chǎng)上，反而是工作中在正常的溫度或測(cè)溫儀容許條件下。一般情況下可測(cè)負(fù)幾十度到三千多度。

③測(cè)溫速度更快：即回應(yīng)時(shí)間快。只需接受到目標(biāo)的紅外輻射就可以在短期內(nèi)恒溫。

④準(zhǔn)確度高：紅外線(xiàn)測(cè)溫不會(huì)與觸碰測(cè)溫一樣毀壞物件自身溫度遍布，因而檢測(cè)精度高。紅外線(xiàn)測(cè)溫儀一般精密度全是1度以?xún)?nèi)。

⑤反應(yīng)速度快：只需物件溫度有微小變化，輻射能量就會(huì)有比較大更改，便于測(cè)到。可以進(jìn)行細(xì)微溫度場(chǎng)的溫度測(cè)量

⑥溫度遍布精確測(cè)量，以及運(yùn)動(dòng)物體或旋轉(zhuǎn)一個(gè)物體溫度精確測(cè)量。安全可靠及堅(jiān)固耐用。

缺陷：

（1）會(huì)受環(huán)境要素危害(自然環(huán)境溫度，粉塵等)

（2）針對(duì)明亮或是拋光的金屬表面的測(cè)溫讀值影響很大

（3）僅限于精確測(cè)量物件外界溫度，不便精確測(cè)量物件內(nèi)部和存有阻礙物時(shí)候的溫度

三、紅外感應(yīng)測(cè)溫儀的技術(shù)指標(biāo)及型號(hào)選擇

紅外線(xiàn)測(cè)溫儀的主要技術(shù)指標(biāo)有：測(cè)溫范疇，表明清晰度，精密度，辦公環(huán)境溫度范疇，可重復(fù)性，空氣濕度，響應(yīng)速度，開(kāi)關(guān)電源，回應(yīng)光譜儀，規(guī)格，最高值表明，凈重，發(fā)射率等型號(hào)選擇的時(shí)候要注意：

①明確測(cè)溫范疇：測(cè)溫范圍為測(cè)溫儀最重要的一個(gè)性能參數(shù)。每一種型號(hào)測(cè)溫儀都有各自特定測(cè)溫范疇。因而，客戶(hù)的待測(cè)溫度范疇一定要考慮精確、全面，既不要太窄，也別太寬。按照黑體輻射基本定律，在光譜儀的短波長(zhǎng)由溫度所引起的輻射量的變化將突破由發(fā)射率偏差而引起的輻射量的變化。

②明確目標(biāo)規(guī)格:紅外線(xiàn)測(cè)溫儀依據(jù)基本原理可以分為純色測(cè)溫儀和兩色測(cè)溫儀(輻射源比色計(jì)測(cè)溫儀)。針對(duì)純色測(cè)溫儀，在開(kāi)展測(cè)溫時(shí)，待測(cè)目標(biāo)總面積應(yīng)充斥著測(cè)溫儀視場(chǎng)角。提議待測(cè)目標(biāo)規(guī)格超出視場(chǎng)角大小的小50%為宜。假如目標(biāo)規(guī)格低于視場(chǎng)角，環(huán)境輻射能量就可以進(jìn)入測(cè)溫儀的視聲符支影響測(cè)溫讀值，導(dǎo)致偏差。反過(guò)來(lái)，假如目標(biāo)超過(guò)測(cè)溫儀的視場(chǎng)角，測(cè)溫儀就不受精確測(cè)量地區(qū)外邊的環(huán)境危害。針對(duì)兩色測(cè)溫儀，其溫度是通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的光波長(zhǎng)帶內(nèi)輻射能量的比值來(lái)確定的。所以當(dāng)待測(cè)目標(biāo)不大，不充斥著視場(chǎng)角，精確測(cè)量通道中存在濃煙、浮塵、阻攔，對(duì)輻射能量有損耗時(shí)，都是錯(cuò)的測(cè)量值產(chǎn)生不利影響。針對(duì)細(xì)微又很處在運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)當(dāng)中的目標(biāo)，兩色測(cè)溫儀是最好的選擇。這是因?yàn)楣庠纯讖叫?，有軟性，還可以在彎折、阻攔和折疊的通道上傳送紫外光線(xiàn)動(dòng)能。

③明確間距指數(shù)(光學(xué)分辨率)：間距指數(shù)由D：S比例明確，即測(cè)溫儀攝像頭到目標(biāo)間的距離D與被測(cè)目標(biāo)孔徑比例。假如測(cè)溫儀因?yàn)樽匀粭l件限定必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)的地方，又很要精確測(cè)量小一點(diǎn)目標(biāo)，就應(yīng)選用高光學(xué)分辨率的測(cè)溫儀。電子光學(xué)像素越高，即擴(kuò)大D：S比率，測(cè)溫儀成本也就越高。假如測(cè)溫儀避開(kāi)目標(biāo)，而目標(biāo)非常小，就應(yīng)選用高間距系數(shù)測(cè)溫儀。針對(duì)固定不動(dòng)鏡頭焦距的測(cè)溫儀，在光學(xué)元件聚焦點(diǎn)點(diǎn)處光點(diǎn)最少部位，趨于和遠(yuǎn)于聚焦點(diǎn)部位光點(diǎn)都會(huì)大大增加。存在兩個(gè)間距指數(shù)。

④明確光波長(zhǎng)：目標(biāo)原材料的發(fā)射率和表面特點(diǎn)確定測(cè)溫儀的光譜相對(duì)應(yīng)光波長(zhǎng)對(duì)于高透射率合金制品，有低或變動(dòng)的發(fā)射率。在高溫區(qū)，精確測(cè)量金屬材料的最好光波長(zhǎng)是近紅外光，可以選用0.8～1.0μm。別的控溫可以選用1.6μm,2.2μm和3.9μm。因?yàn)橛幸恍┰O(shè)備在一定光波長(zhǎng)上是透明的，紅外線(xiàn)動(dòng)能會(huì)透過(guò)各種材料，對(duì)這些材料應(yīng)選用特殊光波長(zhǎng)。

⑤明確響應(yīng)速度：響應(yīng)速度表明紅外線(xiàn)測(cè)溫儀對(duì)待測(cè)溫度轉(zhuǎn)變的反應(yīng)速度，界定為抵達(dá)最終讀值的95%動(dòng)能所需要一段時(shí)間，它和光電探測(cè)器、信號(hào)分析電源電路及顯示設(shè)備的穩(wěn)態(tài)值相關(guān)。假如目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度特別快或精確測(cè)量迅速加熱目標(biāo)時(shí)，要選擇快速反應(yīng)紅外線(xiàn)測(cè)溫儀，不然無(wú)法達(dá)到充足的數(shù)據(jù)信號(hào)回應(yīng)，也會(huì)降低檢測(cè)精度。但是，并非所有運(yùn)用都會(huì)要求快速反應(yīng)的紅外測(cè)溫儀。針對(duì)靜態(tài)的或目標(biāo)熱全過(guò)程存有熱慣性時(shí)，測(cè)溫儀的響應(yīng)速度就能放開(kāi)需求了。

⑥信號(hào)分析作用：由于離散變量全過(guò)程(如零件生產(chǎn)制造)和連續(xù)過(guò)程不一樣，這就要求紅外線(xiàn)測(cè)溫儀具有多信號(hào)分析作用(如峰值保持、谷值維持、均值)能夠采用，如測(cè)溫傳送帶上的玻璃瓶時(shí)，就會(huì)用峰值保持，其溫度的脈沖信號(hào)傳送至控制板內(nèi)。不然測(cè)溫儀讀取水瓶座間的相對(duì)較低的溫度值。如果用峰值保持，設(shè)定測(cè)溫儀響應(yīng)速度稍善于水瓶座中間時(shí)間間隔，那樣至少有一個(gè)水瓶座總是處于精確測(cè)量當(dāng)中。

⑦自然條件考慮到：測(cè)溫儀周?chē)沫h(huán)境條件對(duì)測(cè)量值有很大的影響，應(yīng)予以考慮到可適當(dāng)處理，以免影響測(cè)溫精密度甚至引發(fā)毀壞。當(dāng)自然環(huán)境溫度高，存有塵土、濃煙和蒸氣條件下，可以選用廠(chǎng)商提供的保護(hù)殼、冷卻、蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)軟件、氣體吹洗器等配件。這種配件可有效地解決環(huán)境危害并保護(hù)測(cè)溫儀，完成精確測(cè)溫。在確認(rèn)配件時(shí)，應(yīng)盡量規(guī)定精細(xì)化服務(wù)，從而降低安裝成本。

⑧紅外輻射測(cè)溫儀的校準(zhǔn)：紅外線(xiàn)測(cè)溫儀需要經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)才能讓它準(zhǔn)確地顯現(xiàn)出待測(cè)目標(biāo)的溫度。假如所使用的測(cè)溫儀在使用過(guò)程中發(fā)生測(cè)溫偏差，則需要退還生產(chǎn)廠(chǎng)家或維修站再次校準(zhǔn)。

四、紅外線(xiàn)測(cè)溫儀的使用

工業(yè)生產(chǎn)紅外線(xiàn)測(cè)溫儀精確測(cè)量一個(gè)物體表層溫度，其光線(xiàn)傳感器輻射源、反射面并傳送動(dòng)能，隨后動(dòng)能由攝像頭進(jìn)行收集、對(duì)焦，然后由其他的電源電路將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成讀值展示在機(jī)里，該設(shè)備使用的激光燈更高效指向待測(cè)物及提升檢測(cè)精度。

紅外線(xiàn)測(cè)溫儀已被證實(shí)是檢測(cè)與確診電子器件機(jī)械故障的有效工具?？晒?jié)省了大量支出，用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀，你可以連續(xù)確診電子器件聯(lián)接問(wèn)題與根據(jù)搜索在DC充電電池里的導(dǎo)出過(guò)濾器連接處的網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)，以檢測(cè)ups電源（UPS）的功效情況，你可以檢測(cè)電池組件和電功率配電箱接線(xiàn)端子排，按鈕傳動(dòng)齒輪或熔斷絲聯(lián)接，避免能耗；因?yàn)樗傻纳漕l連接器和組合會(huì)產(chǎn)生熱，紅外線(xiàn)測(cè)溫儀有利于鑒別控制回路終斷裝置的絕緣故障.或監(jiān)控電子器件制冷壓縮機(jī)；日常掃描儀變壓器網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)可檢測(cè)開(kāi)裂的繞阻和接線(xiàn)端子排。