紅外測溫的原理
一，紅外測溫的理論原理
在自然界中，當物體的溫度高于零度時，由于它內部熱運動的存在，就會不斷的向四周輻射電磁波，其中就包含了波段位于0.75µm~100µm的紅外線。他zui大的特點是在給定的溫度和波長下，物體發(fā)射的輻射能有一個zui大值，這種物質稱為黑體，并設定他的反射系數(shù)為1，其他的物質反射系數(shù)小于1，稱為灰體，由于黑體的光譜輻射功率P（λＴ）與溫度T之間滿足普朗克定。說明在溫度T下，波長λ處單位面積上黑體的輻射功率為P（λＴ）。根據(jù)這個關系可以得到圖1的關系曲線，從圖中可以看出：
（1）隨著溫度的升高，物體的輻射能量越強。這是紅外輻射理論的出發(fā)點，也是單波段紅外測溫儀的設計依據(jù)。
（2）隨著溫度升高，輻射峰值向短波方向移動（向左），并且滿足維恩位移定理，峰值處的波長與溫度T成反比，虛線為處峰值連線。這個公式告訴我們?yōu)槭裁锤邷販y溫儀多工作在短波處，低溫測溫儀多工作在長波處。
（3）輻射能量隨溫度的變化率，短波處比長波處大，即短波處工作的測溫儀相對信噪比高（靈敏度高），抗干擾性強，測溫儀應盡量選擇工作在峰值波長處，特別是低溫小目標的情況下，這一點顯得尤為重要。
二，*的原理
紅外測溫儀由光學系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。被測物體和反饋源的輻射線經調制器調制后輸入到紅外檢測器。兩信號的差值經反放大器放大并控制反饋源的溫度，使反饋源的光譜輻射亮度和物體的光譜輻射亮度一樣。顯示器指出被測物體的亮度溫度
三，*的性能指標及作用
測溫范圍，顯示分辯率，精度，工作環(huán)境溫度范圍，重復性，相對濕度，響應時間，電源 響應光譜，尺寸，zui大值顯示，重量，發(fā)射率等
1，確定測溫范圍：測溫范圍是測溫儀zui重要的一個性能指標。每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范圍。因此，用戶的被測溫度范圍一定要考慮準確、周全，既不要過窄，也不要過寬。根據(jù)黑體輻射定律，在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化。
2，確定目標尺寸:紅外測溫儀根據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀（輻射比色測溫儀）。對于單色測溫儀，在進行測溫時，被測目標面積應充滿測溫儀視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小于視場，背景輻射能量就會進入測溫儀的視聲符支干擾測溫讀數(shù)，造成誤差。相反，如果目標大于測溫儀的視場，測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。對于雙色測溫儀，其溫度是由兩個獨立的波長帶內輻射能量的比值來確定的。因此當被測目標很小，不充滿視場，測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋，對輻射能量有衰減時，都不對測量結果產生重大影響。對于細小而又處于運動或震動之中的目標，雙色測溫儀是*選擇。這是由于光線直徑小，有柔性，可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量。
3，確定距離系數(shù)（光學分辨率）：距離系數(shù)由D：S之比確定，即測溫儀探頭到目標之間的距離D與被測目標直徑之比。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠離目標之處，而又要測量小的目標，就應選擇高光學分辨率的測溫儀。光學分辨率越高，即增大D：S比值，測溫儀的成本也越高。如果測溫儀遠離目標，而目標又小，就應選擇高距離系數(shù)的測溫儀。對于固定焦距的測溫儀，在光學系統(tǒng)焦點處為光斑zui小位置，近于和遠于焦點位置光斑都會增大。存在兩個距離系數(shù)。
4，確定波長范圍：目標材料的發(fā)射率和表面特性決定測溫儀的光譜相應波長對于高反射率合金材料，有低的或變化的發(fā)射率。在高溫區(qū)，測量金屬材料的*波長是近紅外，可選用0.8～1.0μm。其他溫區(qū)可選用1.6μm,2.2μm和3.9μm。由于有些材料在一定波長上是透明的，紅外能量會穿透這些材料，對這種材料應選擇特殊的波長。
5，確定響應時間：響應時間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應速度，定義為到達zui后讀數(shù)的95%能量所需要時間，它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時間常數(shù)有關。如果目標的運動速度很快或測量快速加熱的目標時，要選用快速響應紅外測溫儀，否則達不到足夠的信號響應，會降低測量精度。然而，并不是所有應用都要求快速響應的紅外測溫儀。對于靜止的或目標熱過程存在熱慣性時，測溫儀的響應時間就可以放寬要求了。
6，信號處理功能：鑒于離散過程（如零件生產）和連續(xù)過程不同，所以要求紅外測溫儀具有多信號處理功能（如峰值保持、谷值保持、平均值）可供選用，如測溫傳送帶上的瓶子時，就要用峰值保持，其溫度的輸出信號傳送至控制器內。否則測溫儀讀出瓶子之間的較低的溫度值。若用峰值保持，設置測溫儀響應時間稍長于瓶子之間的時間間隔，這樣至少有一個瓶子總是處于測量之中。
7，環(huán)境條件考慮：測溫儀所處的環(huán)境條件對測量結果有很大影響，應予考慮并適當解決，否則會影響測溫精度甚至引起損壞。當環(huán)境溫度高，存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠商提供的保護套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護測溫儀，實現(xiàn)準確測溫。在確定附件時，應盡可能要求標準化服務，以降低安裝成本。
8，紅外輻射測溫儀的標定：紅外測溫儀必須經過標定才能使它正確地顯示出被測目標的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現(xiàn)測溫超差，則需退回廠家或維修中心重新標定。
四，影響紅外測溫儀的主要因素
1、測溫目標大小與測溫距離的關系：在不同距離處，可測的目標的有效直徑D是不同的，因而在測量小目標時要注意目標距離。紅外測溫儀距離系數(shù)K的定義為：被測目標的距離L與被測目標的直徑D之比，即K=L/D
2、選擇被測物質發(fā)射率：紅外測溫儀一般都是按黑體（發(fā)射率ε=1.00）分度的，而實際上，物質的發(fā)射率都小于1.00。因此，在需要測量目標的真實溫度時，須設置發(fā)射率值。物質發(fā)射率可從《輻射測溫中有關物體發(fā)射率的數(shù)據(jù)》中查得。
3、強光背景里目標的測量：若被測目標有較亮背景光（特別是受太陽光或強燈直射），則測量的準確性將受到影響，因此可用物遮擋直射目標的強光以消除背景光干擾。
4、小目標的測量
⑴應將測溫儀固定在三角架（可選附件）上
⑵需要調焦，即：用目鏡中小黑點對準目標（目標應充滿小黑點），將鏡頭前后調整，眼睛稍微晃動，如果被測小黑圓點之間沒有相對運動，則調焦就已完成
5.溫度輸出功能
（1）數(shù)字信號輸出——RS232、RS485，溫度信號遠傳
（2）模擬信號輸出——0～5V，1～5V，0～10V，0/4～20毫安，可以加入閉環(huán)控制中。
（3）高報警、低報警─生產過程中要求控制溫度在某個范圍里,可設置高,低報警值。高報警：在高報警設置打開的情況下，當溫度高于高報警值，相應的LED燈閃爍，蜂鳴器響，并有AH常開繼電器接通。
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