La tecnología de medición de temperatura infrarroja está jugando un papel importante en el control y monitoreo de calidad del producto, el diagnóstico de fallas en línea del equipo, la protección de seguridad y el ahorro de energía. En las últimas dos décadas, los termómetros infrarrojos sin contacto se han desarrollado rápidamente en tecnología, su rendimiento se ha mejorado continuamente, su ámbito de aplicación se ha ampliado continuamente y su participación en el mercado ha aumentado año tras año. En comparación con el método de medición de temperatura por contacto, la medición de temperatura por infrarrojos tiene las ventajas de un tiempo de respuesta rápido, sin contacto, uso seguro y larga vida útil.
Los productos de medición de temperatura de radiación infrarroja sin contacto de la compañía Baytek (Lei Tai) incluyen tres series portátiles, en línea y de escaneo, y tienen una variedad de accesorios opcionales y el software de computadora correspondiente, cada serie tiene varios modelos y especificaciones. Entre varios tipos de termómetros con diferentes especificaciones, es muy importante que los usuarios elijan el modelo de termómetro infrarrojo correcto. Estos son solo los pasos de reflexión sobre cómo elegir correctamente el modelo de termómetro para referencia del comprador.
Cómo funcionan los termómetros infrarrojos
Comprender el principio de funcionamiento, los indicadores técnicos, las condiciones ambientales de trabajo, la operación y el mantenimiento del termómetro infrarrojo grupal es ayudar a los usuarios a elegir y usar el termómetro infrarrojo correctamente.
Todos los objetos con una temperatura superior a ** cero emiten constantemente energía de radiación infrarroja al espacio circundante. Las características de la radiación infrarroja de un objeto (la magnitud de la energía radiante y su distribución por longitud de onda) están estrechamente relacionadas con la temperatura de su superficie. Por lo tanto, al medir la energía infrarroja radiada por el propio objeto, se puede determinar con precisión su temperatura superficial, que es la base objetiva en la que se basa la medición de la temperatura de la radiación infrarroja.
Ley de radiación de cuerpo negro:
Un cuerpo negro es un radiador idealizado que absorbe todas las longitudes de onda de la energía radiante, no refleja ni transmite energía y tiene una emisividad de 1 en su superficie. Cabe señalar que no existe un cuerpo negro real en la naturaleza, pero para aclarar y obtener la ley de distribución de la radiación infrarroja, se debe seleccionar un modelo adecuado en la investigación teórica, que es el modelo de oscilador cuantizado de radiación de la cavidad corporal propuesto. por Planck, que conduce a la ley de Planck de la radiación del cuerpo negro, es decir, la radiación espectral del cuerpo negro expresada en longitud de onda, es el punto de partida de todas las teorías de la radiación infrarroja, por lo que se denomina ley de la radiación del cuerpo negro.
La influencia de la emisividad del objeto en la termometría de radiación:
Los objetos reales que existen en la naturaleza casi nunca son cuerpos negros. La cantidad de radiación de todos los objetos reales depende no solo de la longitud de onda de la radiación y la temperatura del objeto, sino también del tipo de material que constituye el objeto, el método de preparación, el proceso térmico y el estado de la superficie y las condiciones ambientales. . Por lo tanto, para que la ley de la radiación del cuerpo negro se aplique a todos los objetos prácticos, se debe introducir un factor de proporcionalidad relacionado con las propiedades del material y el estado de la superficie, a saber, la emisividad. Este coeficiente representa lo cerca que está la radiación térmica de un objeto real de la de un cuerpo negro, y tiene un valor entre cero y un valor inferior a 1. De acuerdo con la ley de radiación, siempre que se conozca la emisividad del material. , se pueden conocer las características de radiación infrarroja de cualquier objeto.
Los principales factores que afectan la emisividad son:
Tipo de material, rugosidad de la superficie, estructura fisicoquímica y espesor del material, etc.
Cuando se usa un termómetro de radiación infrarroja para medir la temperatura del objetivo, primero se debe medir la radiación infrarroja del objetivo en su rango de longitud de onda, y luego el termómetro debe calcular la temperatura del objetivo medido. Los termómetros monocromáticos son proporcionales a la cantidad de radiación en la banda: los termómetros bicolores son proporcionales a la relación de radiación en las dos bandas.
Sistema infrarrojo:
El termómetro infrarrojo consta de un sistema óptico, un fotodetector, un amplificador de señal, un procesamiento de señal, una salida de pantalla y otras partes. El sistema óptico concentra la energía de radiación infrarroja del objetivo en su campo de visión, y el tamaño del campo de visión está determinado por las partes ópticas del termómetro y sus posiciones. La energía infrarroja se enfoca en un fotodetector y se convierte en una señal eléctrica correspondiente. La señal se convierte en el valor de temperatura del objetivo medido después de ser corregida por el amplificador y el circuito de procesamiento de señal, y corregida de acuerdo con el algoritmo de la terapia interna del instrumento y la emisividad del objetivo.
La selección de termómetros infrarrojos se puede dividir en tres aspectos:
Indicadores de rendimiento, como rango de temperatura, tamaño de punto, longitud de onda de trabajo, precisión de medición, tiempo de respuesta, etc.; condiciones ambientales y de trabajo, como temperatura ambiente, ventana, pantalla y salida, accesorios de protección, etc.; otras opciones, como la facilidad de uso, el mantenimiento y la calibración, el rendimiento y el precio, etc., también tienen un cierto impacto en la elección del termómetro. Con tecnología y desarrollo continuo, los mejores diseños y nuevos avances en termómetros infrarrojos brindan a los usuarios una variedad de instrumentos funcionales y multipropósito, ampliando la elección.
Determine el rango de temperatura:
El rango de medición de temperatura es el índice de rendimiento más importante del termómetro. Por ejemplo, los productos Raytek cubren el rango de -50 grados - más 3000 grados, pero esto no se puede hacer con un tipo de termómetro infrarrojo. Cada modelo de termómetro tiene su propio rango de temperatura específico. Por lo tanto, el rango de temperatura medido por el usuario debe considerarse preciso y completo, ni demasiado estrecho ni demasiado amplio. De acuerdo con la ley de radiación de cuerpo negro, el cambio de energía radiante causado por la temperatura en la banda de onda corta del espectro excederá el cambio de energía radiante causado por el error de emisividad.
Determinar el tamaño del objetivo:
Según el principio, los termómetros infrarrojos se pueden dividir en termómetros monocromáticos y termómetros de dos colores (termómetros colorimétricos de radiación). Para un termómetro monocromático, el área del objetivo a medir debe llenar el campo de visión del termómetro durante la medición de temperatura. Se recomienda que el tamaño del objetivo medido supere el 50 por ciento del campo de visión. Si el tamaño del objetivo es más pequeño que el campo de visión, la energía radiante de fondo entrará en la rama audiovisual del termómetro para interferir con la lectura de la medición de temperatura, lo que provocará errores. Por el contrario, si el objetivo es más grande que el campo de visión del termómetro, el termómetro no se verá afectado por el fondo fuera del área de medición.
Para el termómetro de dos colores Raytek, la temperatura está determinada por la relación de la energía radiante en dos bandas de longitud de onda independientes. Por lo tanto, cuando el objetivo medido es pequeño y no está lleno del sitio, y la presencia de humo, polvo y obstrucciones en la ruta de medición atenuará la energía de radiación, no afectará los resultados de la medición. Incluso cuando la energía se atenúa en un 95 por ciento, aún se puede garantizar la precisión de medición de temperatura requerida. Para el objetivo pequeño, que está en movimiento o vibrando, a veces se mueve en el campo de visión, o se puede mover parcialmente fuera del campo de visión, bajo estas condiciones, el uso de un termómetro de dos colores es la mejor opción. Si es imposible apuntar directamente entre el termómetro y el objetivo, el canal de medición es curvo, estrecho, obstruido, etc., el termómetro de fibra óptica de dos colores es la mejor opción. Esto se debe a su pequeño diámetro y flexibilidad para transmitir energía de radiación óptica a través de canales curvos, bloqueados y plegados, lo que permite la medición de objetivos de difícil acceso, condiciones difíciles o cerca de campos electromagnéticos.
Determinación de la resolución óptica (distancia y sensibilidad)
La resolución óptica está determinada por la relación de D a S, que es la relación de la distancia D entre el termómetro y el objetivo y el diámetro del punto de medición, S. Si el termómetro debe instalarse lejos del objetivo debido a condiciones ambientales condiciones y se van a medir objetivos pequeños, se debe seleccionar un termómetro con alta resolución óptica. Cuanto mayor sea la resolución óptica, mayor será la relación D:S, mayor será el costo del termómetro.
Determine el rango de longitud de onda:
La emisividad y las propiedades de la superficie del material objetivo determinan la respuesta espectral o la longitud de onda del termómetro. Para materiales de aleación de alta reflectividad, existe una emisividad baja o variable. En la región de alta temperatura, la mejor longitud de onda para medir materiales metálicos es el infrarrojo cercano y se puede seleccionar la longitud de onda de 0.18-1.0μm. Otras zonas de temperatura pueden elegir longitudes de onda de 1,6 μm, 2,2 μm y 3,9 μm. Dado que algunos materiales son transparentes en ciertas longitudes de onda, la energía infrarroja penetrará en estos materiales, por lo que se deben seleccionar longitudes de onda especiales para este material. Por ejemplo, la longitud de onda de 10 μm, 2,2 μm y 3,9 μm (el vidrio a probar debe ser muy grueso, de lo contrario pasará) para medir la temperatura interna del vidrio; la longitud de onda de 5.0 μm se selecciona para medir la temperatura interna del vidrio; la longitud de onda de 8-14 μm es adecuada para el área de medición baja; La longitud de onda de 3,43 μm se selecciona para medir la película de plástico de polietileno y la longitud de onda de 4,3 μm o 7,9 μm se selecciona para el poliéster. Si el espesor excede 0.4mm, se selecciona la longitud de onda de 8-14μm; por ejemplo, la longitud de onda de 4.24-4.3 μm de banda angosta se usa para medir el C02 en la llama, la longitud de onda de 4.64 μm de banda angosta se usa para medir el C0 en la llama y la longitud de onda de 4.47 μm se usa para medir N02 en la llama.
Determinar el tiempo de respuesta:
El tiempo de respuesta representa la velocidad de respuesta del termómetro infrarrojo al cambio de la temperatura medida, que se define como el tiempo requerido para alcanzar el 95 por ciento de la energía de la lectura máxima. Está relacionado con la constante de tiempo del fotodetector, el circuito de procesamiento de señales y el sistema de visualización. El tiempo de respuesta del nuevo termómetro infrarrojo de bytek puede llegar a 1 ms. Esto es mucho más rápido que el método de medición de temperatura por contacto. Si la velocidad de movimiento del objetivo es muy rápida o al medir el objetivo de calentamiento rápido, se debe seleccionar el termómetro infrarrojo de respuesta rápida; de lo contrario, no se logrará la respuesta de señal suficiente, lo que reducirá la precisión de la medición. Sin embargo, no todas las aplicaciones requieren termómetros infrarrojos de respuesta rápida. Para procesos térmicos estacionarios o de destino con inercia térmica, se puede relajar el tiempo de respuesta del termómetro. Por lo tanto, la selección del tiempo de respuesta del termómetro infrarrojo debe adaptarse a la situación del objetivo medido.
Función de procesamiento de señal:
La medición de procesos discretos (como la producción de piezas) es diferente de los procesos continuos, lo que requiere que los termómetros infrarrojos tengan funciones de procesamiento de señales (como retención de picos, retención de valles, valor promedio). Por ejemplo, al medir el vidrio en la cinta transportadora, es necesario utilizar la retención de picos y la señal de salida de su temperatura se transmite al controlador.
Condiciones ambientales a considerar:
Las condiciones ambientales del termómetro tienen una gran influencia en los resultados de la medición, que deben ser considerados y resueltos adecuadamente, de lo contrario, afectará la precisión de la medición de la temperatura e incluso dañará el termómetro. Cuando la temperatura ambiente es demasiado alta y hay polvo, humo y vapor, se pueden utilizar accesorios como chaquetas protectoras, refrigeración por agua, sistemas de refrigeración por aire y purificadores de aire proporcionados por el fabricante. Estos accesorios pueden resolver eficazmente el impacto ambiental y proteger el termómetro para una medición precisa de la temperatura. Al identificar los accesorios, se deben requerir servicios estandarizados tanto como sea posible para reducir los costos de instalación. Cuando el humo, el polvo u otras partículas degradan la señal de energía medida, un termómetro de dos colores es la mejor opción. En condiciones de ruido, campos electromagnéticos, vibraciones o condiciones ambientales inaccesibles, u otras condiciones adversas, los termómetros bicolores de fibra óptica son la mejor opción.
En aplicaciones de materiales peligrosos o sellados (como contenedores o cajas de vacío), el termómetro observa a través de una ventana. El material debe tener suficiente resistencia y pasar el rango de longitud de onda de trabajo del termómetro utilizado. También es necesario determinar si el operador también necesita observar a través de la ventana, así que elija la ubicación de instalación adecuada y el material de la ventana para evitar la influencia mutua. En aplicaciones de medición de baja temperatura, los materiales de Ge o Si se utilizan generalmente como ventanas, que son opacas a la luz visible y el ojo humano no puede observar el objetivo a través de la ventana. Si el operador necesita pasar a través del objetivo de la ventana, se debe usar un material óptico que transmita tanto la radiación infrarroja como la luz visible. Por ejemplo, un material óptico que transmite radiación infrarroja y luz visible, como ZnSe o BaF2, debe usarse como material de ventana.
Simple de operar y fácil de usar:
Los termómetros infrarrojos deben ser intuitivos, simples de operar y fáciles de usar por los operadores. Entre ellos, un termómetro infrarrojo portátil es un instrumento de medición de temperatura pequeño, liviano y portátil que integra la medición de temperatura y la salida de pantalla. El panel de visualización puede mostrar la temperatura y generar información de temperatura diversa, y algunos pueden operarse mediante un control remoto o un programa de software de computadora.
En el caso de condiciones ambientales duras y complejas, se puede seleccionar un sistema con cabezal de medición de temperatura y pantalla separados para facilitar la instalación y configuración. Se puede seleccionar la forma de salida de la señal que coincida con el equipo de control actual.
Calibración de termómetros de radiación infrarroja:
Los termómetros infrarrojos deben calibrarse para mostrar correctamente la temperatura del objetivo que se está midiendo. Si el termómetro usado está fuera de tolerancia en uso, debe devolverse al fabricante o al centro de reparación para que lo vuelvan a calibrar.
