Technológia infračerveného merania teploty hrá dôležitú úlohu pri kontrole a monitorovaní kvality produktov, online diagnostike porúch zariadení, bezpečnostnej ochrane a úspore energie. V posledných dvoch desaťročiach sa bezkontaktné infračervené teplomery rýchlo rozvíjali v technológii, ich výkon sa neustále zlepšoval, rozsah ich použitia sa neustále rozširoval a ich podiel na trhu sa z roka na rok zvyšoval. V porovnaní s metódou merania kontaktnej teploty má infračervené meranie teploty výhody rýchlej odozvy, bezkontaktného, bezpečného používania a dlhej životnosti.
Bezkontaktné produkty na meranie teploty infračerveného žiarenia spoločnosti Baytek (Lei Tai) zahŕňajú prenosné, online a skenovacie tri série a majú rôzne voliteľné príslušenstvo a zodpovedajúci počítačový softvér, pričom každá séria má rôzne modely a špecifikácie. Spomedzi rôznych typov teplomerov s rôznymi špecifikáciami je pre používateľov veľmi dôležité vybrať si správny model infračerveného teplomera. Tu sú len kroky na premýšľanie, ako správne vybrať model teplomera pre referenciu kupujúceho.
Ako fungujú infračervené teplomery
Pochopenie princípu fungovania, technických indikátorov, pracovných podmienok prostredia, prevádzky a údržby skupinového infračerveného teplomeru má pomôcť používateľom vybrať a správne používať infračervený teplomer.
Všetky objekty s teplotou vyššou ako **nula neustále vyžarujú energiu infračerveného žiarenia do okolitého priestoru. Charakteristiky infračerveného žiarenia objektu – veľkosť energie žiarenia a jej distribúcia podľa vlnovej dĺžky – úzko súvisia s jeho povrchovou teplotou. Preto meraním infračervenej energie vyžarovanej samotným objektom možno presne určiť jeho povrchovú teplotu, čo je objektívny základ, na ktorom je založené meranie teploty infračerveného žiarenia.
Zákon o žiarení čierneho telesa:
Čierne teleso je idealizovaný žiarič, ktorý pohlcuje všetky vlnové dĺžky žiarivej energie, nemá odraz ani prenos energie a na svojom povrchu má emisivitu 1. Je potrebné zdôrazniť, že v prírode neexistuje žiadne skutočné čierne teleso, ale na objasnenie a získanie distribučného zákona infračerveného žiarenia je potrebné v teoretickom výskume vybrať vhodný model, ktorým je navrhnutý kvantovaný oscilátorový model žiarenia telesnej dutiny. Planckom, čo vedie k Planckovmu zákonu žiarenia čierneho telesa, teda spektrálnemu žiareniu čierneho telesa vyjadrenému vlnovou dĺžkou, je východiskovým bodom všetkých teórií infračerveného žiarenia, preto sa nazýva zákon žiarenia čierneho telesa.
Vplyv emisivity objektu na radiačnú termometriu:
Skutočné objekty, ktoré existujú v prírode, nie sú takmer nikdy čierne telesá. Množstvo žiarenia všetkých skutočných objektov závisí nielen od vlnovej dĺžky žiarenia a teploty objektu, ale aj od typu materiálu, ktorý objekt tvorí, spôsobu prípravy, tepelného procesu, stavu povrchu a podmienok prostredia. . Preto, aby zákon žiarenia čierneho telesa platil pre všetky praktické predmety, treba zaviesť faktor úmernosti súvisiaci s vlastnosťami materiálu a stavom povrchu, a to emisivitu. Tento koeficient predstavuje, ako blízko je tepelné žiarenie skutočného objektu vyžarovaniu čierneho telesa a má hodnotu medzi nulou a hodnotou menšou ako 1. Podľa zákona o žiarení, pokiaľ je známa emisivita materiálu môžu byť známe charakteristiky infračerveného žiarenia akéhokoľvek objektu.
Hlavné faktory ovplyvňujúce emisivitu sú:
Typ materiálu, drsnosť povrchu, fyzikálno-chemická štruktúra a hrúbka materiálu atď.
Pri použití teplomera s infračerveným žiarením na meranie teploty cieľa by sa malo najskôr zmerať infračervené žiarenie cieľa v jeho rozsahu vlnových dĺžok a potom by sa mala teplomerom vypočítať teplota meraného cieľa. Monochromatické teplomery sú úmerné množstvu žiarenia v pásme: dvojfarebné teplomery sú úmerné pomeru žiarenia v dvoch pásmach.
Infračervený systém:
Infračervený teplomer pozostáva z optického systému, fotodetektora, zosilňovača signálu, spracovania signálu, výstupu na displej a ďalších častí. Optický systém sústreďuje energiu infračerveného žiarenia cieľa vo svojom zornom poli a veľkosť zorného poľa je určená optickými časťami teplomera a ich polohami. Infračervená energia je zameraná na fotodetektor a prevedená na zodpovedajúci elektrický signál. Signál sa po korekcii zosilňovačom a obvodom spracovania signálu prevedie na hodnotu teploty meraného cieľa a koriguje sa podľa algoritmu internej terapie prístroja a emisivity cieľa.
Výber infračervených teplomerov možno rozdeliť do troch hľadísk:
Výkonnostné ukazovatele, ako je teplotný rozsah, veľkosť bodu, pracovná vlnová dĺžka, presnosť merania, čas odozvy atď.; prostredie a pracovné podmienky, ako je teplota okolia, okno, displej a výstup, ochranné príslušenstvo atď.; iné možnosti, ako je jednoduchosť použitia, údržba A kalibračný výkon a cena atď., majú tiež určitý vplyv na výber teplomera. Vďaka technológii a neustálemu vývoju, najlepší dizajn a nové pokroky v infračervených teplomeroch poskytujú používateľom množstvo funkčných a viacúčelových nástrojov, ktoré rozširujú výber.
Určite teplotný rozsah:
Rozsah merania teploty je najdôležitejším ukazovateľom výkonu teplomera. Napríklad produkty Raytek pokrývajú rozsah -50 stupňov – plus 3 000 stupňov , čo však nedokáže urobiť jeden typ infračerveného teplomera. Každý model teplomeru má svoj špecifický teplotný rozsah. Teplotný rozsah nameraný používateľom sa preto musí považovať za presný a komplexný, nie príliš úzky ani príliš široký. Podľa zákona o žiarení čierneho telesa zmena energie žiarenia spôsobená teplotou v krátkovlnnom pásme spektra prevýši zmenu energie žiarenia spôsobenú chybou emisivity.
Určite cieľovú veľkosť:
Podľa princípu možno infračervené teplomery rozdeliť na monochromatické teplomery a dvojfarebné teplomery (radiačné kolorimetrické teplomery). Pri monochromatickom teplomere by plocha meraného terča mala počas merania teploty vyplniť zorné pole teplomera. Odporúča sa, aby veľkosť meraného cieľa presahovala 50 percent zorného poľa. Ak je veľkosť cieľa menšia ako zorné pole, energia žiarenia pozadia vstúpi do audio-vizuálnej vetvy teplomera, aby rušila odčítanie merania teploty, čo má za následok chyby. Naopak, ak je cieľ väčší ako zorné pole teplomera, teplomer nebude ovplyvnený pozadím mimo oblasti merania.
Pre dvojfarebný teplomer Raytek je teplota určená pomerom energie žiarenia v dvoch nezávislých pásmach vlnových dĺžok. Preto, keď je meraný cieľ malý a nie je plný miesta a prítomnosť dymu, prachu a prekážok na dráhe merania zoslabí energiu žiarenia, neovplyvní to výsledky merania. Aj keď je energia zoslabená o 95 percent, stále je možné zaručiť požadovanú presnosť merania teploty. Pre malý terč, ktorý je v pohybe alebo vibruje, niekedy sa pohybuje v zornom poli alebo sa môže čiastočne pohybovať mimo zorného poľa, je za týchto podmienok najlepšou voľbou použitie dvojfarebného teplomera. Ak nie je možné priamo mieriť medzi teplomer a cieľ, merací kanál je zakrivený, úzky, upchatý atď., dvojfarebný teplomer z optických vlákien je najlepšou voľbou. Je to spôsobené jeho malým priemerom a flexibilitou pri prenose energie optického žiarenia cez zakrivené, zablokované a zložené kanály, čo umožňuje meranie cieľov, ktoré sú ťažko dostupné, v drsných podmienkach alebo blízko elektromagnetických polí.
Určenie optického rozlíšenia (vzdialenosť a citlivosť)
Optické rozlíšenie je určené pomerom D k S, čo je pomer vzdialenosti D medzi teplomerom k cieľu a priemeru meracieho bodu, S. Ak teplomer musí byť inštalovaný ďaleko od cieľa z dôvodu prostredia podmienky a majú sa merať malé ciele, mal by sa zvoliť teplomer s vysokým optickým rozlíšením. Čím vyššie je optické rozlíšenie, tým vyšší je pomer D:S, tým vyššie sú náklady na teplomer.
Určite rozsah vlnových dĺžok:
Emisivita a povrchové vlastnosti materiálu terča určujú spektrálnu odozvu alebo vlnovú dĺžku teplomera. Pre zliatinové materiály s vysokou odrazivosťou existuje nízka alebo premenlivá emisivita. V oblasti vysokej teploty je najlepšou vlnovou dĺžkou na meranie kovových materiálov blízke infračervené žiarenie a možno vybrať vlnovú dĺžku 0.18-1.0μm. Ostatné teplotné zóny si môžu zvoliť vlnové dĺžky 1,6 μm, 2,2 μm a 3,9 μm. Keďže niektoré materiály sú pri určitých vlnových dĺžkach priehľadné, infračervená energia prenikne týmito materiálmi, preto by sa pre tento materiál mali zvoliť špeciálne vlnové dĺžky. Napríklad na meranie vnútornej teploty skla je zvolená vlnová dĺžka 10 μm, 2,2 μm a 3,9 μm (sklo, ktoré sa má testovať, by malo byť veľmi hrubé, inak prejde); na meranie vnútornej teploty skla je zvolená vlnová dĺžka 5.{24}} μm; vlnová dĺžka 8-14 μm je vhodná pre oblasť s nízkym meraním; Pre meranie polyetylénovej plastovej fólie je zvolená vlnová dĺžka 3,43 μm a pre polyester je zvolená vlnová dĺžka 4,3 μm alebo 7,9 μm. Ak hrúbka presiahne 0,4 mm, zvolí sa vlnová dĺžka 8-14μm; napríklad úzkopásmová vlnová dĺžka 4.{29}}.3μm vlnová dĺžka sa používa na meranie C02 v plameni, úzkopásmová 4,64μm vlnová dĺžka sa používa na meranie C0 v plameni a 4,47μm vlnová dĺžka sa používa na odmerajte N02 v plameni.
Určite čas odozvy:
Čas odozvy predstavuje rýchlosť odozvy infračerveného teplomera na zmenu nameranej teploty, ktorá je definovaná ako čas potrebný na dosiahnutie 95 percent energie maximálnej hodnoty. Súvisí s časovou konštantou fotodetektora, obvodu spracovania signálu a zobrazovacieho systému. Doba odozvy nového infračerveného teplomera bytek môže dosiahnuť 1 ms. Je to oveľa rýchlejšie ako metóda merania kontaktnej teploty. Ak je rýchlosť pohybu cieľa veľmi rýchla alebo pri meraní rýchleho ohrevu cieľa, treba zvoliť infračervený teplomer s rýchlou odozvou, inak sa nedosiahne dostatočná odozva signálu, čo zníži presnosť merania. Nie všetky aplikácie však vyžadujú infračervené teplomery s rýchlou odozvou. Pri stacionárnych alebo cieľových tepelných procesoch s tepelnou zotrvačnosťou môže byť doba odozvy teplomera uvoľnená. Preto treba výber doby odozvy infračerveného teplomera prispôsobiť situácii meraného cieľa.
Funkcia spracovania signálu:
Meranie diskrétnych procesov (ako je výroba súčiastok) sa líši od kontinuálnych procesov, ktoré si vyžadujú, aby infračervené teplomery mali funkcie spracovania signálu (ako je špičková výdrž, údolie, priemerná hodnota). Napríklad pri meraní skla na dopravnom páse je potrebné použiť peak hold a výstupný signál jeho teploty sa prenáša do regulátora.
Podmienky prostredia, ktoré treba zvážiť:
Podmienky prostredia teplomera majú veľký vplyv na výsledky merania, ktoré treba zvážiť a správne vyriešiť, inak to ovplyvní presnosť merania teploty a dokonca spôsobí poškodenie teplomera. Ak je okolitá teplota príliš vysoká a je tam prach, dym a para, možno použiť príslušenstvo, ako sú ochranné plášte, vodné chladenie, vzduchové chladiace systémy a čističky vzduchu poskytované výrobcom. Toto príslušenstvo dokáže efektívne vyriešiť dopad na životné prostredie a chrániť teplomer pre presné meranie teploty. Pri identifikácii príslušenstva by sa mali čo najviac vyžadovať štandardizované služby, aby sa znížili náklady na inštaláciu. Keď dym, prach alebo iné častice zhoršujú meraný energetický signál, je dvojfarebný teplomer tou najlepšou voľbou. Pri hluku, elektromagnetických poliach, vibráciách alebo neprístupných podmienkach prostredia alebo iných drsných podmienkach sú dvojfarebné teplomery s optickými vláknami tou najlepšou voľbou.
V aplikáciách s utesnenými alebo nebezpečnými materiálmi (ako sú nádoby alebo vákuové boxy) teplomer pozoruje cez okno. Materiál musí mať dostatočnú pevnosť a musí prejsť pracovným rozsahom vlnových dĺžok použitého teplomera. Je tiež potrebné určiť, či operátor potrebuje aj pozorovať cez okno, preto zvoľte vhodné miesto montáže a materiál okna, aby sa zabránilo vzájomnému ovplyvňovaniu. V aplikáciách merania nízkych teplôt sa ako okná zvyčajne používajú materiály Ge alebo Si, ktoré sú nepriepustné pre viditeľné svetlo a ľudské oko nemôže cez okno pozorovať cieľ. Ak operátor potrebuje prejsť cez okenný terč, mal by sa použiť optický materiál, ktorý prenáša infračervené aj viditeľné svetlo. Ako materiál okienka by sa mal použiť napríklad optický materiál, ktorý prenáša infračervené aj viditeľné svetlo, ako je ZnSe alebo BaF2.
Jednoduchá obsluha a jednoduché použitie:
Infračervené teplomery by mali byť intuitívne, jednoduché na obsluhu a jednoduché na obsluhu. Medzi nimi je prenosný infračervený teplomer malý, ľahký a prenosný prístroj na meranie teploty, ktorý integruje meranie teploty a výstup displeja. Zobrazovací panel môže zobrazovať teplotu a výstup rôznych informácií o teplote a niektoré je možné ovládať diaľkovým ovládačom alebo počítačovým softvérovým programom.
V prípade náročných a zložitých podmienok prostredia je možné zvoliť systém so samostatnou hlavicou na meranie teploty a displejom pre jednoduchú inštaláciu a konfiguráciu. Je možné zvoliť formu výstupu signálu, ktorá zodpovedá aktuálnemu ovládaciemu zariadeniu.
Kalibrácia teplomerov infračerveného žiarenia:
Infračervené teplomery musia byť kalibrované, aby správne zobrazovali teplotu meraného cieľa. Ak je použitý teplomer mimo tolerancie pri používaní, je potrebné ho vrátiť výrobcovi alebo opravárenskému stredisku na opätovnú kalibráciu.
