La tecnologia di misurazione della temperatura a infrarossi sta svolgendo un ruolo importante nel controllo e nel monitoraggio della qualità del prodotto, nella diagnosi dei guasti online delle apparecchiature, nella protezione della sicurezza e nel risparmio energetico. Negli ultimi due decenni, i termometri a infrarossi senza contatto si sono sviluppati rapidamente nella tecnologia, le loro prestazioni sono state continuamente migliorate, il loro campo di applicazione è stato continuamente ampliato e la loro quota di mercato è aumentata di anno in anno. Rispetto al metodo di misurazione della temperatura a contatto, la misurazione della temperatura a infrarossi presenta i vantaggi di tempi di risposta rapidi, senza contatto, uso sicuro e lunga durata.
I prodotti di misurazione della temperatura della radiazione infrarossa senza contatto dell'azienda Baytek (Lei Tai) includono tre serie portatili, online e di scansione e hanno una varietà di accessori opzionali e software per computer corrispondente, ogni serie ha vari modelli e specifiche. Tra i vari tipi di termometri con specifiche diverse, è molto importante che gli utenti scelgano il modello di termometro a infrarossi corretto. Qui ci sono solo i passaggi di riflessione su come scegliere correttamente il modello di termometro per riferimento dell'acquirente.
Come funzionano i termometri a infrarossi
Comprendere il principio di funzionamento, gli indicatori tecnici, le condizioni ambientali di lavoro, il funzionamento e la manutenzione del termometro a infrarossi di gruppo serve ad aiutare gli utenti a scegliere e utilizzare correttamente il termometro a infrarossi.
Tutti gli oggetti con una temperatura superiore a ** zero emettono costantemente energia di radiazione infrarossa nello spazio circostante. Le caratteristiche della radiazione infrarossa di un oggetto - l'entità dell'energia radiante e la sua distribuzione per lunghezza d'onda - sono strettamente correlate alla sua temperatura superficiale. Pertanto, misurando l'energia infrarossa irradiata dall'oggetto stesso, è possibile determinare con precisione la sua temperatura superficiale, che è la base oggettiva su cui si basa la misurazione della temperatura della radiazione infrarossa.
Legge sulla radiazione del corpo nero:
Un corpo nero è un radiatore idealizzato, che assorbe tutte le lunghezze d'onda dell'energia radiante, non ha riflessione o trasmissione di energia e ha un'emissività di 1 sulla sua superficie. Va sottolineato che non esiste un vero corpo nero in natura, ma per chiarire e ottenere la legge di distribuzione della radiazione infrarossa, è necessario selezionare un modello adatto nella ricerca teorica, che è il modello dell'oscillatore quantizzato della radiazione della cavità corporea proposto di Planck, che porta alla legge di Planck sulla radiazione del corpo nero, cioè la radianza spettrale del corpo nero espressa in lunghezza d'onda, è il punto di partenza di tutte le teorie sulla radiazione infrarossa, quindi è chiamata legge della radiazione del corpo nero.
L'influenza dell'emissività dell'oggetto sulla termometria a radiazione:
Gli oggetti reali che esistono in natura non sono quasi mai corpi neri. La quantità di radiazione di tutti gli oggetti reali dipende non solo dalla lunghezza d'onda della radiazione e dalla temperatura dell'oggetto, ma anche dal tipo di materiale che costituisce l'oggetto, dal metodo di preparazione, dal processo termico, dallo stato della superficie e dalle condizioni ambientali . Pertanto, affinché la legge della radiazione di corpo nero si applichi a tutti gli oggetti pratici, è necessario introdurre un fattore di proporzionalità relativo alle proprietà del materiale e allo stato della superficie, ovvero l'emissività. Questo coefficiente rappresenta quanto è vicina la radiazione termica di un oggetto reale a quella di un corpo nero e ha un valore compreso tra zero e un valore inferiore a 1. Secondo la legge della radiazione, purché sia nota l'emissività del materiale , si possono conoscere le caratteristiche della radiazione infrarossa di qualsiasi oggetto.
I principali fattori che influenzano l'emissività sono:
Tipo di materiale, rugosità superficiale, struttura fisico-chimica e spessore del materiale, ecc.
Quando si utilizza un termometro a radiazione infrarossa per misurare la temperatura del bersaglio, è necessario misurare prima la radiazione infrarossa del bersaglio nel suo intervallo di lunghezze d'onda, quindi la temperatura del bersaglio misurato deve essere calcolata dal termometro. I termometri monocromatici sono proporzionali alla quantità di radiazione nella banda: i termometri bicolore sono proporzionali al rapporto della radiazione nelle due bande.
Sistema a infrarossi:
Il termometro a infrarossi è costituito da sistema ottico, fotorilevatore, amplificatore di segnale, elaborazione del segnale, uscita display e altre parti. Il sistema ottico concentra l'energia della radiazione infrarossa del bersaglio nel suo campo visivo e la dimensione del campo visivo è determinata dalle parti ottiche del termometro e dalle loro posizioni. L'energia infrarossa viene focalizzata su un fotorivelatore e convertita in un corrispondente segnale elettrico. Il segnale viene convertito nel valore di temperatura del target misurato dopo essere stato corretto dall'amplificatore e dal circuito di elaborazione del segnale, e corretto secondo l'algoritmo della terapia interna dello strumento e l'emissività del target.
La selezione dei termometri a infrarossi può essere suddivisa in tre aspetti:
Indicatori di prestazione, come intervallo di temperatura, dimensione dello spot, lunghezza d'onda di lavoro, accuratezza della misurazione, tempo di risposta, ecc.; ambiente e condizioni di lavoro, come temperatura ambiente, finestra, display e uscita, accessori di protezione, ecc.; anche altre opzioni, come la facilità d'uso, la manutenzione e le prestazioni di calibrazione e il prezzo, ecc., hanno un certo impatto sulla scelta del termometro. Con la tecnologia e il continuo sviluppo, i migliori design e i nuovi progressi nei termometri a infrarossi forniscono agli utenti una varietà di strumenti funzionali e multiuso, ampliando la scelta.
Determinare l'intervallo di temperatura:
L'intervallo di misurazione della temperatura è l'indice di prestazione più importante del termometro. Ad esempio, i prodotti Raytek coprono l'intervallo di -50 gradi - più 3000 gradi , ma questo non può essere fatto da un solo tipo di termometro a infrarossi. Ogni modello di termometro ha il proprio intervallo di temperatura specifico. Pertanto, l'intervallo di temperatura misurato dall'utente deve essere considerato accurato e completo, né troppo ristretto né troppo ampio. Secondo la legge della radiazione del corpo nero, la variazione dell'energia radiante causata dalla temperatura nella banda d'onda corta dello spettro supererà la variazione dell'energia radiante causata dall'errore di emissività.
Determina la dimensione dell'obiettivo:
Secondo il principio, i termometri a infrarossi possono essere suddivisi in termometri monocromatici e termometri bicolore (termometri colorimetrici a radiazione). Per un termometro monocromatico, l'area del bersaglio da misurare deve riempire il campo visivo del termometro durante la misurazione della temperatura. Si raccomanda che le dimensioni del bersaglio misurato superino il 50% del campo visivo. Se la dimensione del bersaglio è inferiore al campo visivo, l'energia radiante di fondo entrerà nel ramo audiovisivo del termometro per interferire con la lettura della misurazione della temperatura, causando errori. Al contrario, se il bersaglio è più grande del campo visivo del termometro, quest'ultimo non sarà influenzato dallo sfondo al di fuori dell'area di misurazione.
Per il termometro a due colori Raytek, la temperatura è determinata dal rapporto dell'energia radiante in due bande di lunghezze d'onda indipendenti. Pertanto, quando l'obiettivo misurato è piccolo e non pieno del sito e la presenza di fumo, polvere e ostruzioni sul percorso di misurazione attenuerà l'energia della radiazione, non influirà sui risultati della misurazione. Anche quando l'energia è attenuata del 95 percento, è comunque possibile garantire la precisione della misurazione della temperatura richiesta. Per il piccolo bersaglio, che è in movimento o vibra, a volte si muove nel campo visivo, o può uscire parzialmente dal campo visivo, in queste condizioni, l'uso di un termometro a due colori è la scelta migliore. Se è impossibile puntare direttamente tra il termometro e il bersaglio, il canale di misurazione è curvo, stretto, ostruito, ecc., il termometro a fibra ottica bicolore è la scelta migliore. Ciò è dovuto al suo diametro ridotto e alla flessibilità di trasmettere l'energia della radiazione ottica attraverso canali curvi, bloccati e piegati, consentendo così la misurazione di obiettivi di difficile accesso, condizioni difficili o vicini a campi elettromagnetici.
Determinazione della risoluzione ottica (distanza e sensibilità)
La risoluzione ottica è determinata dal rapporto tra D e S, che è il rapporto tra la distanza D tra il termometro e il bersaglio e il diametro del punto di misurazione, S. Se il termometro deve essere installato lontano dal bersaglio a causa delle condizioni ambientali condizioni e piccoli target devono essere misurati, è necessario selezionare un termometro con alta risoluzione ottica. Maggiore è la risoluzione ottica, maggiore è il rapporto D:S, maggiore è il costo del termometro.
Determinare l'intervallo di lunghezze d'onda:
L'emissività e le proprietà superficiali del materiale target determinano la risposta spettrale o la lunghezza d'onda del termometro. Per i materiali in lega ad alta riflettività, esiste un'emissività bassa o variabile. Nella regione ad alta temperatura, la migliore lunghezza d'onda per misurare i materiali metallici è il vicino infrarosso e può essere selezionata la lunghezza d'onda di 0.18-1.0μm. Altre zone di temperatura possono scegliere lunghezze d'onda di 1,6 μm, 2,2 μm e 3,9 μm. Poiché alcuni materiali sono trasparenti a determinate lunghezze d'onda, l'energia infrarossa penetra in questi materiali, pertanto è necessario selezionare lunghezze d'onda speciali per questo materiale. Ad esempio, la lunghezza d'onda di 10 μm, 2,2 μm e 3,9 μm (il vetro da testare deve essere molto spesso, altrimenti passerà) viene selezionata per misurare la temperatura interna del vetro; la lunghezza d'onda di 5.0 μm è selezionata per misurare la temperatura interna del vetro; la lunghezza d'onda di 8-14 μm è adatta per l'area di misurazione bassa; La lunghezza d'onda di 3,43 μm è selezionata per misurare la pellicola di plastica in polietilene e la lunghezza d'onda di 4,3 μm o 7,9 μm è selezionata per il poliestere. Se lo spessore supera 0.4mm, viene selezionata la lunghezza d'onda di 8-14μm; ad esempio, la lunghezza d'onda a banda stretta di 4.24-4.3μm viene utilizzata per misurare la C02 nella fiamma, la lunghezza d'onda a banda stretta di 4.64μm viene utilizzata per misurare la C0 nella fiamma e la lunghezza d'onda di 4.47μm viene utilizzata per misurare N02 nella fiamma.
Determinare il tempo di risposta:
Il tempo di risposta rappresenta la velocità di risposta del termometro a infrarossi al cambiamento della temperatura misurata, che è definito come il tempo necessario per raggiungere il 95 percento dell'energia della lettura massima. È correlato alla costante di tempo del fotorilevatore, del circuito di elaborazione del segnale e del sistema di visualizzazione. Il tempo di risposta del nuovo termometro a infrarossi bytek può raggiungere 1ms. Questo è molto più veloce del metodo di misurazione della temperatura a contatto. Se la velocità di movimento del bersaglio è molto elevata o quando si misura il bersaglio a riscaldamento rapido, è necessario selezionare il termometro a infrarossi a risposta rapida, altrimenti non si otterrà una risposta del segnale sufficiente, il che ridurrà la precisione della misurazione. Tuttavia, non tutte le applicazioni richiedono termometri a infrarossi a risposta rapida. Per processi termici stazionari o target con inerzia termica, il tempo di risposta del termometro può essere ridotto. Pertanto, la selezione del tempo di risposta del termometro a infrarossi dovrebbe essere adattata alla situazione del target misurato.
Funzione di elaborazione del segnale:
La misurazione di processi discreti (come la produzione di parti) è diversa dai processi continui, poiché richiede che i termometri a infrarossi abbiano funzioni di elaborazione del segnale (come mantenimento del picco, mantenimento della valle, valore medio). Ad esempio, quando si misura il vetro sul nastro trasportatore, è necessario utilizzare il mantenimento del picco e il segnale di uscita della sua temperatura viene trasmesso al controller.
Condizioni ambientali da considerare:
Le condizioni ambientali del termometro hanno una grande influenza sui risultati della misurazione, che dovrebbero essere considerati e opportunamente risolti, altrimenti influiranno sull'accuratezza della misurazione della temperatura e causeranno persino danni al termometro. Quando la temperatura ambiente è troppo elevata e sono presenti polvere, fumo e vapore, è possibile utilizzare accessori quali giacche protettive, sistemi di raffreddamento ad acqua, sistemi di raffreddamento ad aria e purificatori d'aria forniti dal produttore. Questi accessori possono risolvere efficacemente l'impatto ambientale e proteggere il termometro per una misurazione accurata della temperatura. Quando si identificano gli accessori, dovrebbero essere richiesti servizi standardizzati il più possibile per ridurre i costi di installazione. Quando fumo, polvere o altre particelle degradano il segnale di energia misurato, un termometro a due colori è la scelta migliore. In caso di rumore, campi elettromagnetici, vibrazioni o condizioni ambientali inaccessibili o altre condizioni difficili, i termometri a due colori in fibra ottica sono la scelta migliore.
In applicazioni con materiali sigillati o pericolosi (come contenitori o scatole sottovuoto), il termometro osserva attraverso una finestra. Il materiale deve avere una resistenza sufficiente e superare l'intervallo di lunghezze d'onda di lavoro del termometro utilizzato. È inoltre necessario determinare se anche l'operatore deve osservare attraverso la finestra, quindi scegliere la posizione di installazione e il materiale della finestra appropriati per evitare influenze reciproche. Nelle applicazioni di misurazione a bassa temperatura, i materiali Ge o Si vengono solitamente utilizzati come finestre, che sono opache alla luce visibile e l'occhio umano non può osservare il bersaglio attraverso la finestra. Se l'operatore deve passare attraverso il bersaglio della finestra, deve essere utilizzato un materiale ottico che trasmetta sia la radiazione infrarossa che la luce visibile. Ad esempio, come materiale della finestra dovrebbe essere utilizzato un materiale ottico che trasmette sia la radiazione infrarossa che la luce visibile, come ZnSe o BaF2.
Semplice da usare e facile da usare:
I termometri a infrarossi dovrebbero essere intuitivi, semplici da usare e facili da usare da parte degli operatori. Tra questi, un termometro a infrarossi portatile è uno strumento di misurazione della temperatura piccolo, leggero e portatile che integra la misurazione della temperatura e l'output del display. Il pannello del display può visualizzare la temperatura e fornire varie informazioni sulla temperatura e alcune possono essere azionate tramite telecomando o programma software per computer.
In caso di condizioni ambientali difficili e complesse, è possibile selezionare un sistema con testina di misurazione della temperatura separata e display per una facile installazione e configurazione. È possibile selezionare la forma di uscita del segnale che corrisponde all'apparecchiatura di controllo corrente.
Taratura dei termometri a radiazione infrarossa:
I termometri a infrarossi devono essere calibrati per visualizzare correttamente la temperatura del target da misurare. Se il termometro usato è fuori tolleranza durante l'uso, deve essere restituito al produttore o al centro di riparazione per la ricalibrazione.
