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红外测温仪的正确选择及应用实例 (林瑶　张德欣) 　　红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了和正在发挥着重要作用。近20年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断提高，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。 　　非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列，并备有各种选件和计算机软件，每一系列中又有各种型号及规格。在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。如果选择不当，所购买的仪器或者根本达不到使用要求，不能测温；或者能测温，但性能、功能不是最佳选择；或者能够测温，但仪器大材小用，价格昂贵。 　　这里仅提出如何正确选择测温仪型号的思考步骤：（1）首先确定测量要求，如被测目标温度，被测目标大小，测量距离，被测目标材料，目标所处环境，响应速度，测量精度，用便携式还是在线式等等；（2）在现有各种型号的测温仪对比中，选出能够满足上述要求的仪器型号；（3）在诸多能够满足上述要求的型号中选择出在性能、功能和价格方面的最佳搭配。例如，如果被测目标温度为1，000摄氏度，首先确定在线式还是便携式，如果是便携式。，满足这一温度的型号很多，如3iLR3，3i2M，3i1M。如果测量精度是主要的，最好选用2M或1M型号的，因为如果选用3iLR型，其测温范围很宽，则高温测量性能便差一些；如果用户除测量1000摄氏度的目标外，还要照顾低温目标，那只好选择3iLR3。 1　红外测温仪工作原理 　　了解红外测温仪的工作原理是为了正确地选择和使用。红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。 　　选择红外测温仪可分为3个方面：性能指标方面，如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、窗口、显示和输出、保护附件等；其他选择方面，如使用方便、维修和校准性能以及价格等。随着技术的不断发展，已可以提供各种性能和用途的仪器，扩大了选择余地。 2　红外测温仪的选择原则 2.1　确定测温范围 　　测温范围是测温仪最重要的一个性能指标，如产品的覆盖范围为-46-3000摄氏度，但这不能由一种型号的红外测温仪来完成。每种型号的测温仪都由自己特定的测温范围。因此，用户的被测温度范围一定要考虑准确、周全，既不要过窄又不要过宽。一般来说，测温范围越窄，监控温度的输出信号分辨率越高，精度可靠性容易解决。测温范围过宽，会降低测温精度。 2.2　确定目标尺寸 　　红外测温仪根据起原理可分为亮度测温仪和辐射比测温仪。对于亮度测温仪，在进行测温时，被测目标面积应充满测温仪的视场。建议被测目标尺寸超过视场的50%为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射就会进入测温仪的视场，使光学系统汇聚的红外辐射能量发生偏差，造成误差。为了对准目标，在测温仪内部配置光学瞄准或激光瞄准。对于比色测温仪，其温度是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。因此当被测目标很小，不充满视场，测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡，对辐射能量有衰减时，都不对测量结果产生重大影响。对于细小而又处于运动或震动之中的目标，比色测温仪是最佳选择。这是由于光线直径小，有柔性，可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量。 2.3　确定距离系数（光学分辨率） 　　距离系数由D：S之比确定，即测温仪探头到目标之间的距离D与被测目标直径之比。红外测温仪D：S的范围从2：1（低距离系数）到高于300：1（高距离系数）。如果测温仪远离目标，而目标又小，就应选择高距离系数的测温仪。对于固定焦距的测温仪，在光学系统焦点处为光斑最小位置，近于和远于焦点位置光斑都会增大。存在两个距离系数。因此，为了能在接近和远离焦点的距离上准确测温，被测目标尺寸应大于焦点处光斑尺寸，变焦测温仪有一个最小焦点位置，可根据到目标的距离进行调节。增大D：S，接收的能量就减少，如不增大接收口径，距离系数D：S很难做大，这就要增加仪器成本。 2.4　确定波长范围 　　目标材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱相应波长对于高反射率合金材料，有低的或变化的发射率。在高温区，测量金属材料的最佳波长是近红外，可选用0.8-1.0μm。其他温区可选用1.6μm,2.2μm和3.9μm。由于有些材料在一定波长上是透明的，对这种材料应选择特殊的波长。如测量玻璃内部温度选用1.0μm，2.2μm和3.9μm（被测玻璃要很厚，否则会透过）；测玻璃表面温度选用5.0μm；测低温区选用8-14μm为宜。如测量聚乙烯塑料薄膜选用3.43μm，聚酯类选用4.3μm或7.9μm，厚度超过0.4mm的选用8-14μm。如测火焰中的CO用窄带4.64μm，测火焰中的NO2用4.47μm。 2.5　确定响应时间 　　响应时间表示红外测温仪对被测温度变化的反应速度，定义为到达最后读数的95%所需的时间，它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。新型红外测温仪响应时间可达1ms。这要比接触式测温方法快的多。确定响应时间，主要根据目标的运动速度和目标的温度变化速度。对于静止的目标或目标参在热惯性，或现有控制设备的速度受到限制，测温仪的响应时间就可以放宽要求了。 2.6　信号处理功能 　　鉴于离散过程（如零件生产）和连续过程不同，所以要求红外测温仪具有多信号处理功能（如峰值保持、谷值保持、平均值）可供选用，否则测温仪读出瓶子之间的较低的温度值。若用峰值保持，设置测温仪响应时间稍长于瓶子之间的时间间隔，这样至少有一个瓶子总是处于测量之中。 2.7环境条件考虑 测温仪所处的环境条件对测量结果有很大影响，应予考虑并适当解决，否则会影响测温精度甚至引起损坏。当环境温度高，存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下，比色测温仪是最佳选择。在噪声、电磁场、震动和难以接近的环境条件下，或其他恶劣条件时，宜选择光线比色测温仪。 　　在密封的或危险的材料应用中（如容器或真空箱），测温仪通过窗口进行观测。窗口材料必须有足球的强度并能通过所用测温仪的工作波长范围，其对辐射能量的衰减吸收应加以补偿。 　　当测温仪工作环境中存在易燃气体时，可选用本征安全型红外测温仪，从而在一定浓度的易燃气体环境中进行安全测量和监视。 3　应用简例 　　以 Marathon系列红外测温仪为例，该系统是新一代智能红外测温仪，包括比色、单色、光纤你色、光纤单色，共18个型号。它们采用高速数字信号处理器，测试现场和中心控制室之间可双向通信，可通过RS-485进行远程设置参数，标定、维修及更新测温仪参数，适用于小目标移动或由于灰尘、烟雾、浮粒而遮挡目标的测量，特别是在恶劣环境中难以接近的及测量通道弯曲、狭小、受阻的目标温度测量。 3.1　在钢铁生产过程中的应用 　　在板坯、方坯连铸过程中，安装红外测温仪测量铸坯表面的温度，由于环境恶劣，现场多灰尘、烟雾和蒸汽，影响温度的精确测量，可选用MRIS双色测温仪或MRIF光纤双色测温仪。 　　当带卷开卷后进入精轧机进行轧制十，操作人员根据钢材的温度设置轧机参数，为了精确测量以20-30m/s速度移动的钢材温度，选择MA2S型低温快速响应红外测温仪为宜。 3.2　监控轴承外圈感应加热温度 　　轴承是一种高精密机械，产品质量至关重要，每道生产工序都有严格的质量检验规定。以往，对轴承外圈进行冲压弯边时，因其硬度较高，极易在弯边部分出现裂纹，合格率仅在40%左右。为提高合格率，可采用感应加热，但由于无法精确掌握温度数值，加工质量仍不稳定。另外，由于轴承外圈弯边部位仅0.07mm厚，2mm高，目标较小，加热时间只能在2s内完成，而且零件在高速旋转，加热时还有烟雾，测温难度很大。 　　根据目标小，响应速度要求快的特点，某厂选择 Marathon系列的MR1S型双色红外测温仪，从而成功地解决了上述难题，使用效果满意。为了进一步提高工作效率和经济效益，还可以将MR1S测温仪与感应加热设备相连接，实现感应加热的自动控制。 3.3　监测钢材进入矫直机前的温度 　　钢材进入矫直机前需要加热，但温度不能超过100摄氏度，否则会损伤矫直机的压延轴。为此，某厂选用2台TXLT型测温仪，探头装在距钢材2m高的位置上，测温仪4-20mA信号输入微处理器，在大屏幕显示的同时，测温信号控制矫直机流程，当钢材温度等于或大于100摄氏度时，发出报警，机械装置将超温钢材剔出，有效地保护了昂贵的设备，避免了停机事故。

同体扫描仪

真好，我又学到新东西了，谢谢顶楼了。

《扫描式红外测温仪》简介　 V1.0 陕西开明科技发展有限公司编制 1.0.　综述 旋窑（回转窑）是水泥生产过程的关键设备。它是一个有一定斜度的圆筒状物，预热后的生料从窑尾进入到窑中，借助窑的转动来促进料在旋窑内搅拌，使料互相混合、接触进行反应。窑头喷煤燃烧产生大量的热，热量以火焰的辐射、热气的对流、窑砖(窑皮)传导等方式传给物料。物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。 旋窑胴体和高炉炉体等设备具有相近似的结构：在钢壳内砌衬耐火砖，内部盛有高温物料。在这些设备中，其表面温度与内部物料温度、耐火砖厚度及其完整程度直接相关。如果耐火砖严重烧蚀或掉砖，不仅自身强度下降，而且过高温度可能使钢壳强度下降，其后果非常严重，酒泉钢铁公司1号高炉爆炸坍塌（1990年3月12日7时56分）即是世界冶金史仅见严重教训。 实现对旋窑胴体表面温度检测，由于面积比较大，本身又在不停旋转，不便引线和提供电源，单点检测困难。而非接触的扫描式红外测温仪具备可连续指向一定范围内不同目标的机构，可以连续检测一条线或一个面，成为典型的光、机、电一体化仪表，是窑体表面温度检测的理想设备。