Principio de funcionamiento y análisis de error del termómetro infrarrojo
Composición del sistema de termómetro infrarrojo
La medición de temperatura infrarroja adopta un método de análisis punto por punto, es decir, la radiación térmica de un área local del objeto se enfoca en un solo detector y la potencia de radiación se convierte en temperatura a través de la emisividad del objeto conocido. . Debido a los diferentes objetos detectados, rangos de medición y ocasiones de uso, el diseño de apariencia y la estructura interna de los termómetros infrarrojos son diferentes, pero la estructura básica es generalmente similar, principalmente incluye sistema óptico, fotodetector, amplificador de señal y procesamiento de señal, salida de pantalla El infrarrojo la radiación emitida por el radiador de su estructura básica ingresa al sistema óptico, y el modulador modula la radiación infrarroja en radiación alterna, que el detector convierte en una señal eléctrica correspondiente. La señal pasa a través del amplificador y el circuito de procesamiento de señales, y se convierte en el valor de temperatura del objetivo medido después de corregirse de acuerdo con el algoritmo del instrumento y la emisividad del objetivo.
Análisis de errores de medición de temperatura infrarroja
Dado que la medición de temperatura infrarroja es sin contacto, habrá varios errores y hay muchos factores que afectan los errores. Además de los factores propios del instrumento, éste se manifiesta principalmente en los siguientes aspectos.
1. Tasa de radiación
La emisividad es una cantidad física de la capacidad de radiación de un objeto en relación con un cuerpo negro. No solo está relacionado con la forma del material del objeto, la rugosidad de la superficie, la irregularidad, etc., sino también con la dirección de la prueba. Si el objeto es una superficie lisa, su direccionalidad es más sensible. La emisividad de diferentes sustancias es diferente, y la cantidad de energía de radiación recibida por un termómetro infrarrojo de un objeto es proporcional a su emisividad.
(1) Configuración de la emisividad
Según el teorema de Kirchhoff [2]: la emisividad monocromática hemisférica (ε) de la superficie del objeto es igual a su absortividad monocromática hemisférica ( ), ε= . En condiciones de equilibrio térmico, la potencia de radiación de un objeto es igual a su potencia absorbida, es decir, la suma de la tasa de absorción ( ), la reflectividad (ρ) y la transmitancia ( ) es 1, es decir, más ρ más {{ 3}}, y la Figura 3 explica la ley anterior. Para la transmitancia del objeto opaco (o con cierto grosor) visible =0, solo radiación y reflexión (más ρ=1), cuando la emisividad del objeto es mayor, la reflectividad es menor, la influencia del fondo y reflexión Cuanto menor sea el valor, mayor será la precisión de la prueba; por el contrario, cuanto mayor sea la temperatura de fondo o mayor sea la reflectividad, mayor será el impacto en la prueba. De esto puede verse que en el proceso de detección real, debemos prestar atención a la emisividad correspondiente a diferentes objetos y termómetros, y establecer la emisividad con la mayor precisión posible para reducir el error de la temperatura medida.
(2) Ángulo de prueba
La emisividad está relacionada con la dirección de la prueba. Cuanto mayor sea el ángulo de prueba, mayor será el error de prueba. Esto se pasa por alto fácilmente cuando se utilizan infrarrojos para medir la temperatura. En términos generales, el ángulo de prueba es mejor dentro de los 30 grados, generalmente no más de 45 grados, si tiene que probarse a una temperatura superior a los 45 grados, la emisividad se puede reducir adecuadamente para la corrección. Si se van a juzgar y analizar los datos de medición de temperatura de dos objetos idénticos, entonces el ángulo de prueba debe ser el mismo durante la prueba, para que sea más comparable.
