Infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimo technologija atlieka svarbų vaidmenį gaminių kokybės kontrolei ir stebėjimui, įrangos gedimų diagnostikai internetu, saugos apsaugai ir energijos taupymui. Per pastaruosius du dešimtmečius bekontakčių infraraudonųjų spindulių termometrų technologija sparčiai vystėsi, jų našumas buvo nuolat tobulinamas, jų taikymo sritis nuolat plečiama, o rinkos dalis kasmet didėjo. Palyginti su kontaktinės temperatūros matavimo metodu, infraraudonųjų spindulių temperatūros matavimo pranašumai yra greitas reakcijos laikas, bekontaktis, saugus naudojimas ir ilgas tarnavimo laikas.
„Baytek“ („Lei Tai“) bendrovės bekontakčio infraraudonosios spinduliuotės temperatūros matavimo gaminiai apima nešiojamus, internetinius ir nuskaitomus tris serijas, turi daugybę pasirenkamų priedų ir atitinkamos kompiuterinės programinės įrangos, kiekviena serija turi skirtingus modelius ir specifikacijas. Tarp įvairių tipų termometrų su skirtingomis specifikacijomis labai svarbu, kad vartotojai pasirinktų tinkamą infraraudonųjų spindulių termometro modelį. Čia pateikiami tik mąstymo žingsniai, kaip teisingai pasirinkti termometro modelį pirkėjui.
Kaip veikia infraraudonųjų spindulių termometrai
Grupinio infraraudonųjų spindulių termometro veikimo principo, techninių rodiklių, aplinkos darbo sąlygų, eksploatavimo ir priežiūros supratimas yra padėti vartotojams teisingai pasirinkti ir naudoti infraraudonųjų spindulių termometrą.
Visi objektai, kurių temperatūra aukštesnė nei ** nulis, nuolat skleidžia infraraudonosios spinduliuotės energiją į supančią erdvę. Objekto infraraudonosios spinduliuotės charakteristikos – spinduliavimo energijos dydis ir jos pasiskirstymas pagal bangos ilgį – yra glaudžiai susijusios su jo paviršiaus temperatūra. Todėl matuojant paties objekto spinduliuojamą infraraudonąją energiją galima tiksliai nustatyti jo paviršiaus temperatūrą, kuri yra objektyvus pagrindas, kuriuo grindžiamas infraraudonosios spinduliuotės temperatūros matavimas.
Juodojo kūno radiacijos įstatymas:
Juodas korpusas yra idealizuotas radiatorius, kuris sugeria visus spinduliavimo energijos bangos ilgius, neatsispindi ar neperduoda energijos, o jo paviršiaus spinduliavimo koeficientas yra 1. Pažymėtina, kad tikro juodo kūno gamtoje nėra, tačiau norint išsiaiškinti ir gauti infraraudonosios spinduliuotės pasiskirstymo dėsnį, teoriniuose tyrimuose turi būti parinktas tinkamas modelis, kuris yra siūlomas kūno ertmės spinduliuotės kvantuotas osciliatorius. Plancko, kuris veda į Plancko juodojo kūno spinduliuotės dėsnį, tai yra, juodojo kūno spektrinis spindulys, išreikštas bangos ilgiu, yra visų infraraudonosios spinduliuotės teorijų atskaitos taškas, todėl jis vadinamas juodojo kūno spinduliuotės dėsniu.
Objekto spinduliuotės įtaka radiacijos termometrijai:
Tikrieji gamtoje egzistuojantys objektai beveik niekada nėra juodi kūnai. Visų faktinių objektų spinduliuotės kiekis priklauso ne tik nuo spinduliuotės bangos ilgio ir objekto temperatūros, bet ir nuo objektą sudarančios medžiagos rūšies, paruošimo būdo, terminio proceso, paviršiaus būklės ir aplinkos sąlygų. . Todėl tam, kad juodojo kūno spinduliavimo dėsnis galiotų visiems praktiškiems objektams, reikia įvesti proporcingumo koeficientą, susijusį su medžiagos savybėmis ir paviršiaus būkle, būtent spinduliavimo koeficientą. Šis koeficientas parodo, kiek tikrojo objekto šiluminė spinduliuotė yra artima juodo kūno spinduliuotei, o jo vertė yra nuo nulio iki mažesnės nei 1. Pagal spinduliavimo dėsnį, jei žinoma medžiagos spinduliuotė , galima žinoti bet kurio objekto infraraudonosios spinduliuotės charakteristikas.
Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos spinduliuotei, yra šie:
Medžiagos tipas, paviršiaus šiurkštumas, fizikinė ir cheminė struktūra ir medžiagos storis ir kt.
Naudojant infraraudonųjų spindulių termometrą taikinio temperatūrai matuoti, pirmiausia reikia išmatuoti taikinio infraraudonąją spinduliuotę jo bangų ilgių diapazone, o po to termometru apskaičiuoti išmatuoto taikinio temperatūrą. Monochromatiniai termometrai yra proporcingi spinduliuotės kiekiui juostoje: dvispalviai termometrai yra proporcingi spinduliuotės santykiui dviejose juostose.
Infraraudonųjų spindulių sistema:
Infraraudonųjų spindulių termometrą sudaro optinė sistema, fotodetektorius, signalo stiprintuvas, signalo apdorojimas, ekrano išvestis ir kitos dalys. Optinė sistema koncentruoja taikinio infraraudonosios spinduliuotės energiją savo regėjimo lauke, o matymo lauko dydį lemia optinės termometro dalys ir jų padėtis. Infraraudonųjų spindulių energija sufokusuojama į fotodetektorių ir paverčiama atitinkamu elektriniu signalu. Signalas konvertuojamas į išmatuoto taikinio temperatūros vertę po to, kai jį pakoreguoja stiprintuvas ir signalo apdorojimo grandinė, ir koreguojamas pagal instrumento vidinės terapijos algoritmą ir tikslinę spinduliuotę.
Infraraudonųjų spindulių termometrų pasirinkimą galima suskirstyti į tris aspektus:
Veikimo rodikliai, tokie kaip temperatūros diapazonas, dėmės dydis, darbinis bangos ilgis, matavimo tikslumas, reakcijos laikas ir kt.; aplinka ir darbo sąlygos, pvz., aplinkos temperatūra, langas, ekranas ir išvestis, apsaugos priedai ir kt.; kitos parinktys, tokios kaip naudojimo paprastumas, priežiūra, kalibravimo našumas ir kaina ir kt., taip pat turi tam tikros įtakos termometro pasirinkimui. Dėl technologijų ir nuolatinio tobulėjimo, geriausi infraraudonųjų spindulių termometrų dizainai ir nauji pažanga suteikia vartotojams įvairių funkcinių ir universalių prietaisų, todėl jų pasirinkimas išplečiamas.
Nustatykite temperatūros diapazoną:
Temperatūros matavimo diapazonas yra svarbiausias termometro veikimo rodiklis. Pavyzdžiui, „Raytek“ gaminiai apima -50 laipsnio – plius 3000 laipsnių diapazoną, tačiau to negalima padaryti naudojant vieno tipo infraraudonųjų spindulių termometrą. Kiekvienas termometro modelis turi savo specifinį temperatūros diapazoną. Todėl vartotojo išmatuotas temperatūros diapazonas turi būti laikomas tiksliu ir išsamiu, nei per siauru, nei per plačiu. Pagal juodojo kūno spinduliavimo dėsnį, temperatūros sukeltas spinduliavimo energijos pokytis trumpojoje spektro bangų juostoje viršys spinduliavimo energijos pokytį, kurį sukelia spinduliavimo paklaida.
Nustatykite tikslinį dydį:
Pagal principą infraraudonųjų spindulių termometrai gali būti skirstomi į monochromatinius ir dviejų spalvų termometrus (radiacinius kolorimetrinius termometrus). Vienspalvio termometro matavimo metu matuojamo taikinio plotas turi užpildyti termometro matymo lauką. Rekomenduojama, kad išmatuoto taikinio dydis viršytų 50 procentų regėjimo lauko. Jei taikinio dydis yra mažesnis už regėjimo lauką, foninė spinduliavimo energija pateks į termometro garso ir vaizdo šaką, kad trukdytų temperatūros matavimo rodmenims, todėl atsiranda klaidų. Ir atvirkščiai, jei taikinys yra didesnis nei termometro matymo laukas, termometrui neturės įtakos už matavimo srities esantis fonas.
Raytek dviejų spalvų termometrui temperatūra nustatoma pagal spinduliavimo energijos santykį dviejose nepriklausomose bangos ilgio juostose. Todėl, kai matuojamas taikinys yra mažas ir nėra pilnas aikštelės, o matavimo kelyje esantys dūmai, dulkės ir kliūtys susilpnins spinduliuotės energiją, tai neturės įtakos matavimo rezultatams. Net kai energija yra susilpnėjusi 95 procentais, reikiamas temperatūros matavimo tikslumas vis tiek gali būti garantuotas. Mažam taikiniui, kuris juda arba vibruoja, kartais juda regėjimo lauke arba gali iš dalies pasitraukti iš regėjimo lauko, tokiomis sąlygomis geriausias pasirinkimas yra dviejų spalvų termometras. Jei neįmanoma tiesiogiai nusitaikyti tarp termometro ir taikinio, matavimo kanalas yra išlenktas, siauras, užkimštas ir pan., dviejų spalvų šviesolaidinis termometras yra geriausias pasirinkimas. Taip yra dėl mažo skersmens ir lankstumo perduoti optinės spinduliuotės energiją išlenktais, užblokuotais ir sulankstytais kanalais, taip leidžiant išmatuoti sunkiai pasiekiamus, atšiauriomis sąlygomis ar arti elektromagnetinių laukų esančius taikinius.
Optinės skiriamosios gebos (atstumo ir jautrumo) nustatymas
Optinė skiriamoji geba nustatoma pagal D ir S santykį, kuris yra atstumo D tarp termometro iki taikinio ir matavimo taško skersmens S santykis. Jei termometras turi būti įrengtas toli nuo taikinio dėl aplinkos sąlygų. sąlygomis, o matuoti mažus taikinius, reikėtų pasirinkti aukštos optinės skiriamosios gebos termometrą. Kuo didesnė optinė skiriamoji geba, tuo didesnis D:S santykis, tuo didesnė termometro kaina.
Nustatykite bangos ilgio diapazoną:
Tikslinės medžiagos spinduliuotė ir paviršiaus savybės lemia termometro spektrinį atsaką arba bangos ilgį. Didelio atspindžio lydinio medžiagoms būdingas mažas arba kintantis spinduliavimas. Aukštos temperatūros srityje geriausias metalo medžiagų matavimo bangos ilgis yra artimas infraraudonųjų spindulių, o galima pasirinkti bangos ilgį 0.18-1.0μm. Kitos temperatūros zonos gali pasirinkti 1,6 μm, 2,2 μm ir 3,9 μm bangos ilgį. Kadangi kai kurios medžiagos tam tikruose bangos ilgiuose yra skaidrios, infraraudonųjų spindulių energija prasiskverbs į šias medžiagas, todėl šiai medžiagai reikėtų pasirinkti specialius bangos ilgius. Pavyzdžiui, stiklo vidinei temperatūrai matuoti parenkamas 10 μm, 2,2 μm ir 3,9 μm bangos ilgis (tiriamas stiklas turi būti labai storas, antraip prasiskverbs kiaurai); stiklo vidinei temperatūrai matuoti pasirinktas 5.{24}} μm bangos ilgis; 8-14 μm bangos ilgis tinka žemai matavimo sričiai; Matuojant polietileno plastiko plėvelę, pasirenkamas 3,43 μm bangos ilgis, o poliesterio – 4,3 μm arba 7,9 μm bangos ilgis. Jei storis viršija 0,4 mm, pasirenkamas 8-14 μm bangos ilgis; pavyzdžiui, siauros juostos 4.{29}}.3 μm bangos ilgis naudojamas C02 matuoti liepsnoje, siaurajuostis 4,64 μm bangos ilgis naudojamas C0 matuoti liepsnoje, o 4,47 μm bangos ilgis naudojamas liepsnoje išmatuokite N02.
Nustatykite atsako laiką:
Reakcijos laikas parodo infraraudonųjų spindulių termometro reakcijos greitį į išmatuotos temperatūros pokytį, kuris apibrėžiamas kaip laikas, reikalingas pasiekti 95 procentus didžiausio rodmens energijos. Jis susijęs su fotodetektoriaus laiko konstanta, signalų apdorojimo grandine ir ekrano sistema. Naujojo Bytek infraraudonųjų spindulių termometro reakcijos laikas gali siekti 1 ms. Tai daug greičiau nei kontaktinės temperatūros matavimo metodas. Jei taikinio judėjimo greitis yra labai greitas arba matuojant greito įkaitimo taikinį, reikia pasirinkti greito atsako infraraudonųjų spindulių termometrą, kitaip nebus pasiektas pakankamas signalo atsakas, o tai sumažins matavimo tikslumą. Tačiau ne visoms programoms reikia greito atsako infraraudonųjų spindulių termometrų. Stacionariems arba tiksliniams šiluminiams procesams su šilumine inercija termometro atsako laikas gali būti sumažintas. Todėl infraraudonųjų spindulių termometro reakcijos laiko parinkimas turėtų būti pritaikytas išmatuoto taikinio situacijai.
Signalo apdorojimo funkcija:
Atskirų procesų (pvz., dalių gamybos) matavimas skiriasi nuo nuolatinių procesų, todėl infraraudonųjų spindulių termometrai turi turėti signalo apdorojimo funkcijas (pvz., smailės sulaikymas, slėnio sulaikymas, vidutinė vertė). Pavyzdžiui, matuojant stiklą ant konvejerio juostos, reikia naudoti piko sulaikymą, o jo temperatūros išėjimo signalas perduodamas valdikliui.
Aplinkos sąlygos, į kurias reikia atsižvelgti:
Matavimo rezultatams didelę įtaką turi termometro aplinkos sąlygos, į kurias reikėtų atsižvelgti ir tinkamai išspręsti, kitaip tai turės įtakos temperatūros matavimo tikslumui ir netgi sugadins termometrą. Kai aplinkos temperatūra per aukšta ir yra dulkių, dūmų ir garų, galima naudoti gamintojo pateiktus priedus, tokius kaip apsauginės striukės, vandens aušinimo, oro aušinimo sistemos ir oro valytuvai. Šie priedai gali veiksmingai išspręsti poveikį aplinkai ir apsaugoti termometrą, kad būtų galima tiksliai išmatuoti temperatūrą. Nustatant priedus, reikėtų kiek įmanoma labiau reikalauti standartizuotų paslaugų, kad būtų sumažintos įrengimo išlaidos. Kai dūmai, dulkės ar kitos dalelės pablogina išmatuotą energijos signalą, geriausias pasirinkimas yra dviejų spalvų termometras. Esant triukšmui, elektromagnetiniams laukams, vibracijai ar neprieinamoms aplinkos sąlygoms ar kitoms atšiaurioms sąlygoms, optinio pluošto dviejų spalvų termometrai yra geriausias pasirinkimas.
Naudojant sandarias arba pavojingas medžiagas (pvz., konteinerius ar vakuumines dėžes), termometras stebi per langą. Medžiaga turi būti pakankamai stipri ir išlaikyti naudojamo termometro darbinį bangos ilgio diapazoną. Taip pat būtina nustatyti, ar operatoriui reikia stebėti ir pro langą, todėl pasirinkite tinkamą montavimo vietą ir lango medžiagą, kad išvengtumėte abipusės įtakos. Matuojant žemą temperatūrą, Ge arba Si medžiagos dažniausiai naudojamos kaip langai, kurie yra nepermatomi matomai šviesai, o žmogaus akis negali stebėti taikinio pro langą. Jei operatoriui reikia praeiti pro lango taikinį, reikia naudoti optinę medžiagą, kuri praleidžia ir infraraudonąją spinduliuotę, ir matomą šviesą. Pavyzdžiui, kaip lango medžiaga turėtų būti naudojama optinė medžiaga, praleidžianti ir infraraudonąją spinduliuotę, ir matomą šviesą, pvz., ZnSe arba BaF2.
Paprasta ir paprasta naudoti:
Infraraudonųjų spindulių termometrai turi būti intuityvūs, lengvai valdomi ir lengvai naudojami operatoriams. Tarp jų nešiojamasis infraraudonųjų spindulių termometras yra mažas, lengvas ir nešiojamas temperatūros matavimo prietaisas, integruojantis temperatūros matavimą ir ekrano išvestį. Ekrano skydelis gali rodyti temperatūrą ir išvesti įvairią temperatūros informaciją, o kai kurias galima valdyti nuotolinio valdymo pultu arba kompiuterio programine įranga.
Esant atšiaurioms ir sudėtingoms aplinkos sąlygoms, lengvam montavimui ir konfigūravimui galima pasirinkti sistemą su atskira temperatūros matavimo galvute ir ekranu. Galima pasirinkti signalo išvesties formą, atitinkančią esamą valdymo įrangą.
Infraraudonųjų spindulių termometrų kalibravimas:
Infraraudonųjų spindulių termometrai turi būti sukalibruoti, kad teisingai parodytų matuojamo taikinio temperatūrą. Jei naudojamas termometras neatitinka naudojimo leistinų nuokrypių, jį reikia grąžinti gamintojui arba remonto centrui pakartotinai sukalibruoti.
