如何正确选择红外测温仪 红外测温技术在产品质量控制和监测、设备在线故障诊断、安全保护以及节约能源等方面正在发挥着重要作用。近二十年来,非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展,性能不断提高,适用范围也不断扩大,市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法,红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。 　 非接触红外辐射测温产品包括便携式、在线式和扫描式三大系列,并备有各种选配件和相应的计算机软件,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,正确地选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。这里仅提出如何正确选择测温仪型号的思考步骤,供购买者参考。 红外测温仪工作原理 　　了解红外测温仪的工作原理、技术指标、环境工作条件及操作和维修等是为了帮助用户正确地选择和使用红外测温仪。 　　一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射特性，即辐射能量的大小及其按波长的分布，与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 黑体辐射定律: 　　黑体是一种理想化的辐射体,它吸收所有波长的辐射能量,没有能量的反射和透过,其表面的发射率为1。应该指出,自然界中并不存在真正的黑体,但是为了弄清和获得红外辐射分布规律,在理论研究中必须选择合适的模型,这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。 物体发射率对辐射测温的影响： 　　自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小1的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率,就知道了任何物体的红外辐射特性。 影响发射率的主要因素在： 　　材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。 　　当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量,然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温仪与波段内的辐射量成比例；:双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。 红外系统: 　　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。光学系统汇聚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及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器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,并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。 选择红外测温仪可分为三个方面： 　　性能指标方面,如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等;环境和工作条件方面,如环境温度、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,也对测温仪的选择产生一定的影响。随着技术和不断发展,红外测温仪最佳设计和新进展为用户提供了各种功能和多用途的仪器,扩大了选择余地。 确定测温范围: 　　测温范围是测温仪最重要的一个性能指标。红外测温仪产品的覆盖范围为-50℃-+3000℃,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有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,也不要过宽。根据黑体辐射定律,在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化,因此,测温时应尽量选用短波较好。 确定目标尺寸： 　　红外测温仪根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪(辐射比色测温仪)。对于单色测温仪,在进行测温时,被测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场,背景辐射能量就会进入测温仪的视场，因而会干扰测温读数,造成误差。相反,如果目标大于测温仪的视场,测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。 　　对于双色测温仪,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,没有充满现场,测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡对辐射能量有衰减时,都不会对测量结果产生影响。甚至在能量衰减了95%的情况下,仍能保证要求的测温精度。对于目标细小,又处于运动或振动之中的目标;有时在视场内运动,或可能部分移出视场的目标,在此条件下,使用双色测温仪是最佳选择。如果测温仪和目标之间不可能直接瞄准,测量通道弯曲、狭小、受阻等情况下,双色光纤测温仪是最佳选择。这是由于其直径小,有柔性,可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量,因此可以测量难以接近、条件恶劣或靠近电磁场的目标。 确定光学分辨率(距离及灵敏) 　　光学分辨率由D与S之比确定,是测温仪到目标之间的距离D与测量光斑直径S之比。如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处,而又要测量小的目标,就应选择高光学分辨率的测温仪。光学分辨率越高,即增大D:S比值,测温仪的成本也越高。 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响应或波长。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0.18-1.0μm波长。其他温区可选用1.6μm、2.2μm和3.9μm波长。由于有些材料在一定波长是透明的,红外能量会穿透这些材料,对这种材料应选择特殊的波长。如测量玻璃内部温度选用10μm、2.2μm和3.9μm(被测玻璃要很厚,否则会透过)波长;测量玻璃内部温度选用5.0μm波长;测低温区选用8-14μm波长为宜;再如测量聚乙烯塑料薄膜选用3.43μm波长,聚醋类选用4.3μm或7.9μm波长。厚度超过0.4mm选用8-14μm波长;又如测火焰中的CO2用窄带4.24-4.3μm波长,测火焰中的CO用窄带4.64μm波长,测量火焰中的NO2用4.47μm波长。 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%能量所需要时间,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得多。如果目标的运动速度很快或测量快速加热的目标时,要选用快速响应红外测温仪,否则达不到足够的信号响应,会降低测量精度。然而,并不是所有应用都要求快速响应的红外测温仪。对于静止的或目标热过程存在热惯性时,测温仪的响应时间就可以放宽要求了。因此,红外测温仪响应时间的选择要和被测目标的情况相适应。 红外测温仪技术问答 一、为何采用非接触红外测温仪？ 　　非接触红外测温仪采用红外技术可快速方便地测量物体的表面温度。不需要机械的接触被测物体而快速测得温 度读数。只需瞄准，按动触发器，在LCD显示屏上读出温度数据。红外测温仪重量轻、体积小、使用方便，并能可 靠地测量热的、危险的或难以接触的物体，而不会污染或损坏被测物体。红外测温仪每秒可测若干个读数,而接触 测温仪每秒测量就需要若干分钟的时间。 二、红外测温仪如何工作？ 红外测温仪接收多种物体自身发射出的不可见红外能量，红外辐射是电磁频谱的一部分，它包括无线电波、微 波、可见光、紫外、Ｒ射线和Ｘ射线。红外位于可见光和无线电波之间，红外波长常用微米表示，波长范围为0.7 微米－1000微米，实际上，0.7微米－14微米波带用于红外测温仪。 三、如何确保红外测温仪测温精度？ 红外技术及其原理的无异议的理解为其精确的测温。当由红外测温仪测温时，被测物体发射出的红外能量，通过红外测温仪的光学系统在探测器上转换为电信号，该信号的温度读数显示出来，有几个决定精确测温的重要因素，最重要的因素是发射率、视场、到光斑的距离和光斑的位置。发射率，所有物体会反射、透过和发射能量，只有发射的能量能指示物体的温度。当红外测温仪测量表面温度时，仪器能接收到所有这三种能量。因此，所有红外测温仪 必须调节为只读出发射的能量。测量误差通常由其它光源反射的红外能量引起的。有些红外测温仪可改变发射率，多种材料的发射率值可从出版的发射率表中找到。其它仪器为固定的予置为0.95的发射率。该发射率值是对于多数有机材料、油漆或氧化表面的表面温度，就要用一种胶带或平光黑漆涂于被测表面加以补偿。使胶带或漆达到与基底材料相同温度时，测量胶带或漆表面的温度，即为其真实温度。距离与光斑之比，红外测温仪的光学系统从圆形测量光斑收集能量并聚焦在探测器上，光学分辨率定义为红外测温仪到物体的距离与被测光斑尺寸之比（Ｄ:Ｓ）。比值越大，红外测温仪的分辨率越好，且被测光斑尺寸也就越小。激光瞄准，只有用以帮助瞄准在测量点上。红外光学的最新改进是增加了近焦特性,可对小目标区域提供精确测量，还可防止背景温度的影响。视场，确保目标大于红外测温仪测量时的光斑尺寸，目标越小，就应离它越近。当精度特别重要时，要确保目标至少２倍于光斑尺寸。 四、如何进行红外测温仪测温？ 　　　　为了红外测温仪测温，将红外测温仪对准要测的物体，按触发器在仪器的ＬＣＤ上读出温度数据，保证安排好距离和光斑尺寸之比，和视场。用红外测温仪时有几件重要的事要记住： 　　　　１、只测量表面温度，红外测温仪不能测量内部温度。 　　　　２、不能透过玻璃进行测温，玻璃有很特殊的反射和透过特性，不允许精确红外温度读数