Analýza moderní aplikace technologie infračerveného teploměru
Princip měření teploty infračerveného teploměru spočívá v přeměně infračervené zářivé energie vyzařované objektem na elektrický signál. Velikost infračervené zářivé energie odpovídá teplotě samotného objektu. Podle velikosti převedeného elektrického signálu lze určit teplotu předmětu. Technologie infračerveného měření teploty byla vyvinuta pro skenování a měření teploty povrchu s tepelnými změnami, určování obrazu jeho rozložení teploty a rychlou detekci skrytých teplotních rozdílů. Jedná se o infračervenou termokameru. Infračervené termovizní kamery byly poprvé použity v armádě. V roce 2019 společnost TI Corporation ze Spojených států vyvinula první infračervený skenovací průzkumný systém na světě. Později byla infračervená termovizní technologie postupně používána v letadlech, tancích, válečných lodích a dalších zbraních v západních zemích, jako tepelný zaměřovací systém pro průzkumné cíle, výrazně zlepšuje schopnost vyhledávat a zasahovat cíle. Infračervená termovizní kamera z produkce švédské společnosti AGA je na předním místě v civilní technice.
Infračervený teploměr se skládá z optického systému, fotoelektrického detektoru, zesilovače signálu, zpracování signálu, výstupu na displej a dalších částí. Optický systém shromažďuje cílovou energii infračerveného záření ve svém zorném poli a velikost zorného pole je určena optickými částmi teploměru a jeho polohou. Infračervená energie je soustředěna na fotodetektor a přeměněna na odpovídající elektrický signál. Signál prochází zesilovačem a obvodem zpracování signálu a po korekci podle algoritmu vnitřní úpravy přístroje a emisivity cíle je převeden na hodnotu teploty měřeného cíle.
V přírodě všechny objekty s teplotou vyšší než absolutní nula neustále vyzařují energii infračerveného záření do okolního prostoru. Velikost energie infračerveného záření objektu a jeho rozložení podle vlnové délky velmi úzce souvisí s jeho povrchovou teplotou. Proto měřením infračervené energie vyzařované samotným objektem lze přesně určit jeho povrchovou teplotu, která je objektivním základem pro měření teploty infračerveného záření.
Černé těleso je idealizovaný zářič, který pohlcuje všechny vlnové délky energie záření, nemá odraz ani přenos energie a na svém povrchu má emisivitu 1. Praktické předměty v přírodě však téměř nejsou černá tělesa. Aby bylo možné objasnit a získat rozložení infračerveného záření, musí být v teoretickém výzkumu vybrán vhodný model. Toto je kvantovaný oscilátorový model záření tělesné dutiny navržený Planckem, tedy odvozený ze zákona Planckova záření černého tělesa, tedy spektrálního záření černého tělesa vyjádřeného vlnovou délkou, což je výchozí bod všech teorií infračerveného záření, takže je tzv. zákon záření černého tělesa. Množství záření všech skutečných objektů závisí nejen na vlnové délce záření a teplotě objektu, ale také na druhu materiálu tvořícího objekt, způsobu přípravy, tepelném procesu, stavu povrchu a podmínkách prostředí.
Infračervené měření teploty využívá metodu bodové analýzy, to znamená, že tepelné záření místní oblasti objektu je zaměřeno na jediný detektor a výkon záření se převádí na teplotu prostřednictvím emisivity známého objektu. . Vzhledem k různým detekovaným objektům, rozsahům měření a příležitostem použití se vzhled a vnitřní struktura infračervených teploměrů liší, ale základní struktura je obecně podobná, zejména zahrnuje optický systém, fotodetektor, zesilovač signálu a zpracování signálu, výstup displeje a další díly. Infračervené záření vyzařované zářičem. Infračervené záření, které vstupuje do optického systému, je modulátorem modulováno na střídavé záření a detektorem je převáděno na odpovídající elektrický signál. Signál prochází zesilovačem a obvodem zpracování signálu a po korekci podle algoritmu v přístroji a emisivity cíle je převeden na hodnotu teploty měřeného cíle.
Tři kategorie infračervených teploměrů:
(1) Infračervený teploměr pro lidské použití: Infračervený teploměr na čele je teploměr, který využívá principu infračerveného příjmu k měření lidského těla. Při použití stačí pohodlně zarovnat detekční okénko s čelem a můžete rychle a přesně měřit tělesnou teplotu.
(2) Průmyslový infračervený teploměr: Průmyslový infračervený teploměr měří povrchovou teplotu objektu a jeho optický senzor vyzařuje, odráží a přenáší energii a poté energii shromažďuje a zaostřuje sondou a poté se informace převádějí na čtení. zobrazení jinými obvody Na stroji je laserové světlo vybavené tímto strojem efektivnější při zaměřování měřeného objektu a zlepšování přesnosti měření.
(3) Infračervené teploměry pro chov zvířat: Bezdotykové infračervené teploměry pro zvířata jsou založeny na Planckově principu přesným měřením povrchové teploty těla konkrétních částí povrchu těla zvířete a korekcí teplotního rozdílu mezi teplotou povrchu těla a skutečnou teplotu. Dokáže přesně zobrazit individuální tělesnou teplotu zvířete.
Určení rozsahu vlnových délek: Emisivita a povrchové vlastnosti materiálu terče určují spektrální odezvu nebo vlnovou délku pyrometru. U slitinových materiálů s vysokou odrazivostí existuje nízká nebo proměnlivá emisivita. V oblasti s vysokou teplotou je nejlepší vlnová délka pro měření kovových materiálů blízko infračerveného záření a lze zvolit vlnovou délku {{0}}.18-1.0μm. Ostatní teplotní zóny si mohou vybrat vlnové délky 1,6μm, 2,2μm a 3,9μm. Protože některé materiály jsou při určité vlnové délce průhledné, infračervená energie těmito materiály pronikne a pro tento materiál by měla být zvolena speciální vlnová délka. Například pro měření vnitřní teploty skla se používají vlnové délky 10 μm, 2,2 μm a 3,9 μm (testované sklo musí být velmi silné, jinak projde); vlnová délka 5,0 μm se používá pro měření vnitřní teploty skla; ; Dalším příkladem je měření polyethylenové plastové fólie o vlnové délce 3,43 μm a polyesteru o vlnové délce 4,3 μm nebo 7,9 μm.
Určete dobu odezvy: Doba odezvy udává rychlost reakce infračerveného teploměru na naměřenou změnu teploty, která je definována jako doba potřebná k dosažení 95 procent energie konečného odečtu, která souvisí s časovou konstantou fotodetektor, obvod pro zpracování signálu a zobrazovací systém. Doba odezvy nového infračerveného teploměru může dosáhnout 1 ms. To je mnohem rychlejší než metoda měření kontaktní teploty. Pokud je rychlost pohybu cíle velmi vysoká nebo při měření rychle se zahřívajícího cíle, je třeba zvolit infračervený teploměr s rychlou odezvou, jinak nebude dosaženo dostatečné odezvy signálu a sníží se přesnost měření. Ne všechny aplikace však vyžadují infračervený teploměr s rychlou odezvou. Pro statické nebo cílové tepelné procesy, kde existuje tepelná setrvačnost, může být doba odezvy pyrometru uvolněna. Proto by měla být volba doby odezvy infračerveného teploměru přizpůsobena situaci měřeného cíle.
Optické rozlišení je určeno poměrem D k S, což je poměr vzdálenosti D mezi pyrometrem a cílem a průměru S místa měření. Pokud musí být teploměr instalován daleko od cíle kvůli podmínkám prostředí a musí být měřen malý cíl, měl by být zvolen teploměr s vysokým optickým rozlišením. Čím vyšší je optické rozlišení, tj. zvýšení poměru D:S, tím vyšší je cena pyrometru.
Určení rozsahu vlnových délek: Emisivita a povrchové vlastnosti materiálu terče určují spektrální odezvu nebo vlnovou délku pyrometru. U slitinových materiálů s vysokou odrazivostí existuje nízká nebo proměnlivá emisivita. V oblasti s vysokou teplotou je nejlepší vlnová délka pro měření kovových materiálů blízko infračerveného záření a může být vlnová délka {{0}}.18-1.{{10}}μm může být vybraný. Ostatní teplotní zóny si mohou vybrat vlnové délky 1,6μm, 2,2μm a 3,9μm. Protože některé materiály jsou při určité vlnové délce průhledné, infračervená energie těmito materiály pronikne a pro tento materiál by měla být zvolena speciální vlnová délka. Například pro měření vnitřní teploty skla se používají vlnové délky 1,0 μm, 2,2 μm a 3,9 μm (testované sklo musí být velmi silné, jinak projde); vlnová délka 5,0 μm se používá k měření vnitřní teploty skla; vlnová délka 8-14 μm se používá pro nízké měření. Je vhodné; dalším příkladem je měření vlnové délky 3,43 μm pro polyethylenovou plastovou fólii a vlnové délky 4,3 μm nebo 7,9 μm pro polyester.
Určete dobu odezvy: Doba odezvy udává rychlost reakce infračerveného teploměru na naměřenou změnu teploty, která je definována jako doba potřebná k dosažení 95 procent energie konečného odečtu, která souvisí s časovou konstantou fotodetektor, obvod pro zpracování signálu a zobrazovací systém. Doba odezvy infračerveného teploměru značky Guangzhou Hongcheng Hong Kong CEM může dosáhnout 1 ms. To je mnohem rychlejší než kontaktní metody měření teploty. Pokud je rychlost pohybu cíle velmi vysoká nebo při měření rychle se zahřívajícího cíle, je třeba zvolit infračervený teploměr s rychlou odezvou, jinak nebude dosaženo dostatečné odezvy signálu a sníží se přesnost měření. Ne všechny aplikace však vyžadují infračervený teploměr s rychlou odezvou. Pro statické nebo cílové tepelné procesy, kde existuje tepelná setrvačnost, může být doba odezvy pyrometru uvolněna. Proto by měla být volba doby odezvy infračerveného teploměru přizpůsobena situaci měřeného cíle.
Funkce zpracování signálu: Měření diskrétních procesů (jako je výroba dílů) se liší od kontinuálních procesů, které vyžadují, aby infračervené teploměry měly funkce zpracování signálu (jako je udržování špičky, udržování v údolí, průměrná hodnota). Například při měření teploty skla na dopravním pásu je nutné použít špičkovou hodnotu k udržení a výstupní signál její teploty je odeslán do regulátoru.
Zohlednění podmínek prostředí: Podmínky prostředí teploměru mají velký vliv na výsledky měření, které je třeba zvážit a správně vyřešit, jinak ovlivní přesnost měření teploty a dokonce způsobí poškození teploměru. Když je okolní teplota příliš vysoká a je tam prach, kouř a pára, můžete si vybrat ochranný kryt, vodní chlazení, systém chlazení vzduchem, dmychadlo a další příslušenství dodávané výrobcem. Toto příslušenství dokáže účinně řešit vlivy prostředí a chránit teploměr pro přesné měření teploty. Při specifikaci příslušenství by měl být co nejvíce požadován standardizovaný servis, aby se snížily náklady na instalaci. Když kouř, prach nebo jiné částice snižují energetický signál měření, je nejlepší volbou dvoubarevný teploměr. Při hluku, elektromagnetickém poli, vibracích nebo nepřístupných okolních podmínkách nebo jiných drsných podmínkách je dvoubarevný teploměr z optických vláken tou nejlepší volbou.
V aplikacích s utěsněnými nebo nebezpečnými materiály, jako jsou nádoby nebo vakuové komory, se pyrometr dívá skrz okno. Materiál musí být dostatečně pevný a musí projít rozsahem provozních vlnových délek použitého pyrometru. Zjistěte také, zda operátor potřebuje také pozorovat oknem, proto zvolte vhodné místo instalace a materiál okna, aby se zabránilo vzájemnému ovlivňování. V aplikacích nízkoteplotního měření se jako okénka obvykle používají materiály Ge nebo Si, které jsou neprůhledné pro viditelné světlo a lidské oko nemůže přes okénko pozorovat cíl. Pokud operátor potřebuje projít skrz okénkový terč, měl by být použit optický materiál, který propouští infračervené i viditelné světlo. Jako materiál okna by měl být například použit optický materiál, který propouští infračervené záření i viditelné světlo, jako je ZnSe nebo BaF2.
Jednoduché ovládání a snadné použití: Infračervené teploměry by měly být intuitivní, snadno ovladatelné a snadno použitelné pro obsluhu. Mezi nimi jsou přenosné infračervené teploměry malé, lehké a přenášené lidmi, které integrují měření teploty a výstup displeje. Přístroje pro měření teploty mohou zobrazovat teplotu a vydávat různé informace o teplotě na zobrazovacím panelu a některé lze ovládat dálkovým ovládáním nebo počítačovým softwarovým programem.
V případě drsných a komplikovaných podmínek prostředí lze pro snadnou instalaci a konfiguraci zvolit systém se samostatnou hlavicí pro měření teploty a displejem. Lze zvolit formu výstupu signálu odpovídající aktuálnímu řídicímu zařízení. Kalibrace teploměru infračerveného záření: infračervený teploměr musí být zkalibrován tak, aby správně zobrazoval teplotu měřeného cíle. Pokud je měření teploty použitého teploměru během používání mimo toleranci, je třeba jej vrátit výrobci nebo opravárenskému středisku k rekalibraci.
