Technologie infračerveného měření teploty hraje důležitou roli při kontrole a monitorování kvality produktů, online diagnostice poruch zařízení, bezpečnostní ochraně a úspoře energie. V posledních dvou desetiletích se bezkontaktní infračervené teploměry rychle vyvíjely v technologii, jejich výkon se neustále zlepšoval, rozsah jejich použití se neustále rozšiřoval a jejich podíl na trhu se rok od roku zvyšoval. Ve srovnání s metodou kontaktního měření teploty má infračervené měření teploty výhody rychlé odezvy, bezkontaktního, bezpečného použití a dlouhé životnosti.
Bezkontaktní produkty měření teploty infračerveného záření společnosti Baytek (Lei Tai) zahrnují přenosné, online a skenovací tři řady a mají různé volitelné příslušenství a odpovídající počítačový software, přičemž každá řada má různé modely a specifikace. Mezi různými typy teploměrů s různými specifikacemi je pro uživatele velmi důležité vybrat si správný model infračerveného teploměru. Zde jsou pouze kroky k zamyšlení, jak správně vybrat model teploměru pro kupujícího.
Jak fungují infračervené teploměry
Pochopení principu práce, technických indikátorů, pracovních podmínek prostředí, provozu a údržby skupinového infračerveného teploměru má pomoci uživatelům správně vybrat a používat infračervený teploměr.
Všechny objekty s teplotou vyšší než **nula neustále vyzařují energii infračerveného záření do okolního prostoru. Charakteristiky infračerveného záření objektu – velikost zářivé energie a její rozložení vlnovou délkou – úzce souvisí s povrchovou teplotou. Proto měřením infračervené energie vyzařované samotným objektem lze přesně určit jeho povrchovou teplotu, což je objektivní základ, na kterém je měření teploty infračerveného záření založeno.
Zákon záření černého tělesa:
Černé těleso je idealizovaný zářič, který pohlcuje všechny vlnové délky zářivé energie, nemá odraz ani přenos energie a na svém povrchu má emisivitu 1. Je třeba zdůraznit, že v přírodě neexistuje žádné skutečné černé těleso, ale pro objasnění a získání distribučního zákona infračerveného záření je třeba v teoretickém výzkumu vybrat vhodný model, kterým je navržený kvantovaný oscilátorový model záření tělesné dutiny. Planckem, který vede k Planckovu zákonu záření černého tělesa, tedy spektrálnímu záření černého tělesa vyjádřenému ve vlnové délce, je výchozím bodem všech teorií infračerveného záření, proto se nazývá zákon záření černého tělesa.
Vliv emisivity objektu na radiační termometrii:
Skutečné objekty, které existují v přírodě, nejsou téměř nikdy černá tělesa. Množství záření všech skutečných objektů závisí nejen na vlnové délce záření a teplotě objektu, ale také na typu materiálu, který objekt tvoří, způsobu přípravy, tepelném procesu, stavu povrchu a podmínkách prostředí. . Proto, aby zákon záření černého tělesa platil pro všechny praktické předměty, musí být zaveden faktor úměrnosti související s vlastnostmi materiálu a stavem povrchu, a to emisivita. Tento koeficient představuje, jak blízko je tepelné záření skutečného předmětu tepelnému záření černého tělesa, a má hodnotu mezi nulou a hodnotou menší než 1. Podle zákona záření, pokud je známa emisivita materiálu mohou být známy charakteristiky infračerveného záření jakéhokoli objektu.
Hlavní faktory ovlivňující emisivitu jsou:
Typ materiálu, drsnost povrchu, fyzikálně-chemická struktura a tloušťka materiálu atd.
Při použití teploměru infračerveného záření k měření teploty cíle by mělo být nejprve změřeno infračervené záření cíle v jeho rozsahu vlnových délek a poté by měla být teploměrem vypočtena teplota měřeného cíle. Monochromatické teploměry jsou úměrné množství záření v pásmu: dvoubarevné teploměry jsou úměrné poměru záření ve dvou pásmech.
Infračervený systém:
Infračervený teploměr se skládá z optického systému, fotodetektoru, zesilovače signálu, zpracování signálu, výstupu na displej a dalších částí. Optický systém soustřeďuje energii infračerveného záření cíle ve svém zorném poli a velikost zorného pole je určena optickými částmi teploměru a jejich polohami. Infračervená energie je soustředěna na fotodetektor a přeměněna na odpovídající elektrický signál. Signál je po korekci zesilovačem a obvodem zpracování signálu převeden na hodnotu teploty měřeného cíle a korigován podle algoritmu vnitřní terapie přístroje a emisivity cíle.
Výběr infračervených teploměrů lze rozdělit do tří hledisek:
Indikátory výkonu, jako je teplotní rozsah, velikost bodu, pracovní vlnová délka, přesnost měření, doba odezvy atd.; prostředí a pracovní podmínky, jako je okolní teplota, okno, displej a výstup, ochranné doplňky atd.; další možnosti, jako je snadná obsluha, údržba A kalibrační výkon a cena atd., mají také určitý vliv na výběr teploměru. Díky technologii a neustálému vývoji, nejlepší návrhy a nové pokroky v infračervených teploměrech poskytují uživatelům řadu funkčních a víceúčelových přístrojů, které rozšiřují výběr.
Určete teplotní rozsah:
Rozsah měření teploty je nejdůležitějším ukazatelem výkonu teploměru. Produkty Raytek například pokrývají rozsah -50 stupňů – plus 3000 stupňů, ale to nelze provést jedním typem infračerveného teploměru. Každý model teploměru má svůj specifický teplotní rozsah. Teplotní rozsah uživatele naměřený proto musí být považován za přesný a komplexní, ani příliš úzký, ani příliš široký. Podle zákona záření černého tělesa změna zářivé energie způsobená teplotou v krátkém vlnovém pásmu spektra převýší změnu zářivé energie způsobenou chybou emisivity.
Určete cílovou velikost:
Infračervené teploměry lze podle principu rozdělit na teploměry monochromatické a teploměry dvoubarevné (radiační kolorimetrické teploměry). U monochromatického teploměru by plocha měřeného terče měla během měření teploty vyplňovat zorné pole teploměru. Doporučuje se, aby velikost měřeného cíle přesahovala 50 procent zorného pole. Pokud je velikost cíle menší než zorné pole, bude vyzařovaná energie pozadí vstupovat do audio-vizuální větve teploměru, aby rušila čtení měření teploty, což má za následek chyby. Naopak, pokud je cíl větší než zorné pole teploměru, nebude teploměr ovlivněn pozadím mimo oblast měření.
U dvoubarevného teploměru Raytek je teplota určena poměrem zářivé energie ve dvou nezávislých pásmech vlnových délek. Pokud je tedy měřený cíl malý a není plný místa a přítomnost kouře, prachu a překážek na dráze měření zeslabí energii záření, neovlivní to výsledky měření. I když je energie zeslabena o 95 procent, stále lze zaručit požadovanou přesnost měření teploty. Pro malý terč, který je v pohybu nebo vibruje, někdy se pohybuje v zorném poli nebo se může částečně pohybovat mimo zorné pole, je za těchto podmínek nejlepší volbou použití dvoubarevného teploměru. Pokud nelze přímo zamířit mezi teploměr a cíl, měřicí kanál je zakřivený, úzký, ucpaný atd., je nejlepší volbou dvoubarevný teploměr z optických vláken. To je způsobeno jeho malým průměrem a flexibilitou pro přenos energie optického záření přes zakřivené, blokované a složené kanály, což umožňuje měření cílů, které jsou obtížně dostupné, v drsných podmínkách nebo blízko elektromagnetickým polím.
Určení optického rozlišení (vzdálenost a citlivost)
Optické rozlišení je určeno poměrem D k S, což je poměr vzdálenosti D mezi teploměrem k cíli a průměru místa měření, S. Pokud musí být teploměr instalován daleko od cíle z důvodu prostředí podmínky a mají být měřeny malé cíle, měl by být zvolen teploměr s vysokým optickým rozlišením. Čím vyšší je optické rozlišení, tím vyšší je poměr D:S, tím vyšší je cena teploměru.
Určete rozsah vlnových délek:
Emisivita a povrchové vlastnosti materiálu terče určují spektrální odezvu nebo vlnovou délku teploměru. U slitinových materiálů s vysokou odrazivostí existuje nízká nebo proměnlivá emisivita. V oblasti vysokých teplot je nejlepší vlnová délka pro měření kovových materiálů blízké infračervené záření a lze vybrat vlnovou délku 0.18-1.0μm. Ostatní teplotní zóny si mohou vybrat vlnové délky 1,6μm, 2,2μm a 3,9μm. Vzhledem k tomu, že některé materiály jsou při určitých vlnových délkách průhledné, infračervená energie těmito materiály pronikne, proto by pro tento materiál měly být vybrány speciální vlnové délky. Například pro měření vnitřní teploty skla je zvolena vlnová délka 10 μm, 2,2 μm a 3,9 μm (testované sklo by mělo být velmi silné, jinak projde); pro měření vnitřní teploty skla je zvolena vlnová délka 5.{24}} μm; vlnová délka 8-14 μm je vhodná pro oblast nízkého měření; Pro měření polyetylenové plastové fólie je zvolena vlnová délka 3,43 μm a pro polyester je zvolena vlnová délka 4,3 μm nebo 7,9 μm. Pokud tloušťka překročí 0,4 mm, zvolí se vlnová délka 8-14μm; například úzkopásmová vlnová délka 4.{29}}.3μm se používá k měření C02 v plameni, úzkopásmová 4,64μm vlnová délka se používá k měření C0 v plameni a 4,47μm vlnová délka se používá k změřte N02 v plameni.
Určete dobu odezvy:
Doba odezvy představuje rychlost odezvy infračerveného teploměru na změnu měřené teploty, která je definována jako doba potřebná k dosažení 95 procent energie maximálního naměřeného údaje. Souvisí s časovou konstantou fotodetektoru, obvodu zpracování signálu a zobrazovacího systému. Doba odezvy nového infračerveného teploměru bytek může dosáhnout 1 ms. To je mnohem rychlejší než metoda měření kontaktní teploty. Pokud je rychlost pohybu terče velmi rychlá nebo při měření rychlého zahřívání terče, je třeba zvolit infračervený teploměr s rychlou odezvou, jinak nebude dosaženo dostatečné odezvy signálu, což sníží přesnost měření. Ne všechny aplikace však vyžadují infračervené teploměry s rychlou odezvou. U stacionárních nebo cílových tepelných procesů s tepelnou setrvačností může být doba odezvy teploměru uvolněna. Proto by měl být výběr doby odezvy infračerveného teploměru přizpůsoben 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 skla na dopravním pásu je nutné použít peak hold a výstupní signál jeho teploty je přenášen do regulátoru.
Podmínky prostředí, které je třeba zvážit:
Na výsledky měření mají velký vliv okolní podmínky teploměru, které je třeba zvážit a správně vyřešit, jinak ovlivní přesnost měření teploty a dokonce způsobí poškození teploměru. Pokud je okolní teplota příliš vysoká a je zde prach, kouř a pára, lze použít příslušenství, jako jsou ochranné pláště, vodní chlazení, systémy chlazení vzduchu a čističky vzduchu poskytované výrobcem. Toto příslušenství dokáže efektivně vyřešit dopad na životní prostředí a chránit teploměr pro přesné měření teploty. Při identifikaci příslušenství by měly být co nejvíce vyžadovány standardizované služby, aby se snížily náklady na instalaci. Když kouř, prach nebo jiné částice zhoršují měřený energetický signál, je nejlepší volbou dvoubarevný teploměr. V hluku, elektromagnetických polích, vibracích nebo nepřístupných okolních podmínkách nebo jiných drsných podmínkách jsou nejlepší volbou dvoubarevné teploměry s optickými vlákny.
V uzavřených aplikacích nebo aplikacích s nebezpečným materiálem (jako jsou nádoby nebo vakuové boxy) teploměr pozoruje okénkem. Materiál musí mít dostatečnou pevnost a projít rozsahem pracovních vlnových délek použitého teploměru. Je také nutné určit, zda obsluha potřebuje také pozorovat oknem, proto zvolte vhodné místo montáže a materiál okna, aby nedošlo k vzájemnému ovlivňování. V aplikacích měření nízkých teplot se jako okna obvykle používají materiály Ge nebo Si, které jsou neprůhledné pro viditelné světlo a lidské oko nemůže skrz okno pozorovat cíl. Pokud operátor potřebuje projít okénkovým terčem, měl by být použit optický materiál, který propouští infračervené i viditelné světlo. Jako materiál okna by měl být použit například 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 je přenosný infračervený teploměr malý, lehký a přenosný přístroj na měření teploty, který integruje měření teploty a výstup displeje. Zobrazovací panel může zobrazovat teplotu a vydávat různé informace o teplotě a některé lze ovládat dálkovým ovládáním nebo počítačovým softwarovým programem.
V případě náročných a složitých podmínek prostředí lze pro snadnou instalaci a konfiguraci zvolit systém se samostatnou hlavou pro měření teploty a displejem. Lze zvolit formu výstupu signálu, která odpovídá aktuálnímu řídicímu zařízení.
Kalibrace teploměrů infračerveného záření:
Infračervené teploměry musí být zkalibrovány, aby správně zobrazovaly teplotu měřeného cíle. Pokud je použitý teploměr mimo toleranci, je třeba jej vrátit výrobci nebo opravárenskému středisku k rekalibraci.
