Infracrvena tehnologija mjerenja temperature igra važnu ulogu u kontroli i praćenju kvaliteta proizvoda, online dijagnostici kvarova opreme, sigurnosnoj zaštiti i uštedi energije. U protekle dvije decenije, beskontaktni infracrveni termometri su se brzo razvili u tehnologiji, njihove performanse su se kontinuirano poboljšavale, njihov opseg primjene se kontinuirano širio, a njihov tržišni udio se povećavao iz godine u godinu. U poređenju sa metodom kontaktnog merenja temperature, infracrveno merenje temperature ima prednosti brzog vremena odziva, beskontaktne, bezbedne upotrebe i dugog veka trajanja.
Proizvodi kompanije Baytek (Lei Tai) za beskontaktno mjerenje temperature infracrvenog zračenja uključuju prijenosne, online i tri serije za skeniranje, te imaju niz opcionih dodataka i odgovarajući kompjuterski softver, svaka serija ima različite modele i specifikacije. Među raznim vrstama termometara sa različitim specifikacijama, veoma je važno da korisnici odaberu ispravan model infracrvenog termometra. Evo samo koraka razmišljanja o tome kako pravilno odabrati model termometra za referencu kupca.
Kako rade infracrveni termometri
Razumijevanje principa rada, tehničkih pokazatelja, uslova rada okoline, rada i održavanja grupnog infracrvenog termometra pomaže korisnicima da pravilno odaberu i koriste infracrveni termometar.
Svi objekti sa temperaturom većom od ** nule neprestano emituju energiju infracrvenog zračenja u okolni prostor. Karakteristike infracrvenog zračenja objekta – veličina energije zračenja i njena distribucija po talasnoj dužini – usko su povezane sa temperaturom njegove površine. Stoga se mjerenjem infracrvene energije koju zrači sam objekt može precizno odrediti temperatura njegove površine, što je objektivna osnova na kojoj se temelji mjerenje temperature infracrvenog zračenja.
Zakon o zračenju crnog tijela:
Crno tijelo je idealizirani radijator, koji apsorbira sve valne dužine energije zračenja, nema refleksiju niti prijenos energije i ima emisivnost 1 na svojoj površini. Treba istaći da u prirodi ne postoji pravo crno tijelo, ali da bi se razjasnio i dobio zakon raspodjele infracrvenog zračenja, u teorijskim istraživanjima mora se odabrati odgovarajući model, a to je kvantizirani oscilatorski model zračenja tjelesne šupljine. po Plancku, što dovodi do Planckovog zakona zračenja crnog tijela, odnosno spektralnog zračenja crnog tijela izraženog u talasnoj dužini, početna je tačka svih teorija infracrvenog zračenja, pa se naziva zakon zračenja crnog tijela.
Uticaj emisivnosti objekta na radijacionu termometriju:
Stvarni objekti koji postoje u prirodi gotovo nikada nisu crna tijela. Količina zračenja svih stvarnih objekata ne zavisi samo od talasne dužine zračenja i temperature objekta, već i od vrste materijala koji sačinjava objekat, metode pripreme, termičkog procesa i stanja površine i uslova okoline. . Stoga, da bi se zakon zračenja crnog tijela primjenjivao na sve praktične objekte, mora se uvesti faktor proporcionalnosti koji se odnosi na svojstva materijala i stanje površine, odnosno emisivnost. Ovaj koeficijent predstavlja koliko je toplotno zračenje stvarnog objekta blisko zračenju crnog tijela i ima vrijednost između nule i vrijednosti manju od 1. Prema zakonu zračenja, sve dok je emisivnost materijala poznata , karakteristike infracrvenog zračenja bilo kojeg objekta mogu biti poznate.
Glavni faktori koji utiču na emisivnost su:
Vrsta materijala, hrapavost površine, fizičko-hemijska struktura i debljina materijala, itd.
Kada se za mjerenje temperature mete koristi termometar infracrvenog zračenja, prvo treba izmjeriti infracrveno zračenje mete u njegovom opsegu valnih dužina, a zatim termometar izračunati temperaturu mjerene mete. Monokromatski termometri su proporcionalni količini zračenja u pojasu: dvobojni termometri su proporcionalni omjeru zračenja u dva pojasa.
Infracrveni sistem:
Infracrveni termometar se sastoji od optičkog sistema, fotodetektora, pojačivača signala, obrade signala, izlaza za displej i drugih delova. Optički sistem koncentriše energiju infracrvenog zračenja mete u svom vidnom polju, a veličina vidnog polja određena je optičkim dijelovima termometra i njihovim položajima. Infracrvena energija se fokusira na fotodetektor i pretvara u odgovarajući električni signal. Signal se konvertuje u vrednost temperature merene mete nakon što se koriguje pojačalo i kolo za obradu signala i koriguje prema algoritmu interne terapije instrumenta i ciljne emisivnosti.
Izbor infracrvenih termometara može se podijeliti u tri aspekta:
Indikatori performansi, kao što su temperaturni opseg, veličina tačke, radna talasna dužina, tačnost merenja, vreme odziva, itd.; okruženje i uslovi rada, kao što su temperatura okoline, prozor, displej i izlaz, zaštitni dodaci, itd.; druge opcije, kao što su jednostavnost upotrebe, održavanje i performanse kalibracije i cijena itd., također imaju određeni utjecaj na izbor termometra. Uz tehnologiju i kontinuirani razvoj, najbolji dizajn i novi napredak u infracrvenim termometrima pružaju korisnicima niz funkcionalnih i višenamjenskih instrumenata, proširujući izbor.
Odredite temperaturni raspon:
Opseg mjerenja temperature je najvažniji indeks performansi termometra. Na primjer, Raytek proizvodi pokrivaju opseg od -50 stepeni - plus 3000 stepeni, ali to ne može da uradi jedan tip infracrvenog termometra. Svaki model termometra ima svoj specifični temperaturni raspon. Stoga se izmjereni temperaturni raspon korisnika mora smatrati tačnim i sveobuhvatnim, ni preuskim ni preširokim. Prema zakonu zračenja crnog tijela, promjena energije zračenja uzrokovana temperaturom u kratkom talasnom opsegu spektra će premašiti promjenu energije zračenja uzrokovanu greškom emisivnosti.
Odredite veličinu cilja:
Prema principu, infracrveni termometri se mogu podijeliti na monokromatske termometre i dvobojne termometre (radijacioni kolorimetrijski termometri). Za monohromatski termometar, površina mete koja se meri treba da ispuni vidno polje termometra tokom merenja temperature. Preporučuje se da veličina izmjerene mete prelazi 50 posto vidnog polja. Ako je veličina mete manja od vidnog polja, pozadinska energija zračenja će ući u audio-vizuelnu granu termometra kako bi ometala očitavanje mjerenja temperature, što će rezultirati greškama. Suprotno tome, ako je cilj veći od vidnog polja termometra, na termometar neće utjecati pozadina izvan područja mjerenja.
Za Raytek dvobojni termometar, temperatura je određena omjerom energije zračenja u dva nezavisna pojasa talasnih dužina. Stoga, kada je mjerena meta mala i nije puna mjesta, a prisustvo dima, prašine i prepreka na putu mjerenja će oslabiti energiju zračenja, to neće utjecati na rezultate mjerenja. Čak i kada je energija oslabljena za 95 posto, potrebna preciznost mjerenja temperature i dalje može biti zagarantovana. Za malu metu, koja je u pokretu ili vibrira, ponekad se kreće u vidnom polju, ili se može djelimično pomaknuti iz vidnog polja, u ovim uvjetima, korištenje dvobojnog termometra je najbolji izbor. Ako je nemoguće direktno ciljati između termometra i mete, mjerni kanal je zakrivljen, uzak, začepljen itd., dvobojni optički termometar je najbolji izbor. To je zbog njegovog malog prečnika i fleksibilnosti da prenosi energiju optičkog zračenja kroz zakrivljene, blokirane i presavijene kanale, što omogućava merenje ciljeva koji su teško dostupni, u teškim uslovima ili blizu elektromagnetnih polja.
Određivanje optičke rezolucije (udaljenost i osjetljivost)
Optička rezolucija određena je omjerom D prema S, što je omjer udaljenosti D između termometra i mete i prečnika mjerne točke, S. Ako se termometar mora postaviti daleko od mete zbog okoliša uslovima, a male ciljeve treba izmjeriti, treba odabrati termometar visoke optičke rezolucije. Što je veća optička rezolucija, veći je omjer D:S, veći je trošak termometra.
Odredite opseg talasne dužine:
Emisivnost i površinska svojstva ciljnog materijala određuju spektralni odgovor ili talasnu dužinu termometra. Za materijale od legure visoke refleksije postoji niska ili promjenjiva emisivnost. U području visokih temperatura, najbolja talasna dužina za mjerenje metalnih materijala je bliska infracrvena, a može se odabrati talasna dužina od 0.18-1.0 μm. Ostale temperaturne zone mogu odabrati talasne dužine od 1,6 μm, 2,2 μm i 3,9 μm. Budući da su neki materijali prozirni na određenim valnim dužinama, infracrvena energija će prodrijeti u te materijale, pa za ovaj materijal treba odabrati posebne valne dužine. Na primjer, za mjerenje unutrašnje temperature stakla se bira talasna dužina od 10 μm, 2,2 μm i 3,9 μm (staklo koje se testira treba da bude veoma debelo, inače će proći kroz njega); talasna dužina od 5.0 μm je odabrana za mjerenje unutrašnje temperature stakla; talasna dužina od 8-14 μm je pogodna za nisko područje mjerenja; Za mjerenje polietilenske plastične folije odabrana je valna dužina od 3,43 μm, a za poliester je odabrana valna dužina od 4,3 μm ili 7,9 μm. Ako debljina prelazi 0.4mm, bira se talasna dužina od 8-14μm; na primjer, uskopojasna talasna dužina 4.24-4.3μm se koristi za mjerenje C02 u plamenu, uskopojasna talasna dužina od 4,64μm se koristi za mjerenje C0 u plamenu, a talasna dužina od 4,47μm se koristi za izmjeriti N02 u plamenu.
Odredite vrijeme odgovora:
Vrijeme odziva predstavlja brzinu odziva infracrvenog termometra na promjenu izmjerene temperature, koja je definirana kao vrijeme potrebno da se dostigne 95 posto energije maksimalnog očitanja. Odnosi se na vremensku konstantu fotodetektora, krug za obradu signala i sistem prikaza. Vrijeme odziva bytekovog novog infracrvenog termometra može doseći 1 ms. Ovo je mnogo brže od kontaktne metode mjerenja temperature. Ako je brzina kretanja mete vrlo velika ili kada se mjeri brzo zagrijavanje, potrebno je odabrati infracrveni termometar brzog odziva, inače se neće postići dovoljan odziv signala, što će smanjiti točnost mjerenja. Međutim, ne zahtijevaju sve aplikacije infracrvene termometre s brzim odzivom. Za stacionarne ili ciljane termičke procese s termičkom inercijom, vrijeme odziva termometra može biti opušteno. Stoga, odabir vremena odziva infracrvenog termometra treba prilagoditi situaciji mjerene mete.
Funkcija obrade signala:
Mjerenje diskretnih procesa (kao što je proizvodnja dijelova) razlikuje se od kontinuiranih procesa, koji zahtijevaju da infracrveni termometri imaju funkcije obrade signala (kao što su vršno zadržavanje, zadržavanje doline, prosječna vrijednost). Na primjer, prilikom mjerenja stakla na transportnoj traci potrebno je koristiti vršno zadržavanje, a izlazni signal njegove temperature prenosi se na kontroler.
Uslovi okoline koje treba uzeti u obzir:
Uslovi okoline termometra imaju veliki uticaj na rezultate merenja, koje treba uzeti u obzir i pravilno rešiti, inače će uticati na tačnost merenja temperature, pa čak i oštetiti termometar. Kada je temperatura okoline previsoka i ima prašine, dima i pare, mogu se koristiti dodaci kao što su zaštitni omotači, vodeno hlađenje, sistemi za hlađenje zraka i prečistači zraka koje je obezbijedio proizvođač. Ovi dodaci mogu efikasno riješiti utjecaj na okoliš i zaštititi termometar za precizno mjerenje temperature. Prilikom identifikacije dodatne opreme, potrebno je što je više moguće standardizirane usluge kako bi se smanjili troškovi instalacije. Kada dim, prašina ili druge čestice degradiraju izmjereni energetski signal, dvobojni termometar je najbolji izbor. U buci, elektromagnetnim poljima, vibracijama ili nepristupačnim uvjetima okoline ili drugim teškim uvjetima, optički termometri s dvije boje su najbolji izbor.
U aplikacijama sa zatvorenim ili opasnim materijalima (kao što su kontejneri ili vakuumske kutije), termometar posmatra kroz prozor. Materijal mora imati dovoljnu čvrstoću i proći radni opseg talasnih dužina termometra koji se koristi. Takođe je potrebno utvrditi da li operater treba da posmatra i kroz prozor, pa izaberite odgovarajuću lokaciju za ugradnju i materijal prozora kako biste izbegli međusobni uticaj. U primjenama mjerenja niskih temperatura, Ge ili Si materijali se obično koriste kao prozori, koji su neprozirni za vidljivu svjetlost, a ljudsko oko ne može promatrati metu kroz prozor. Ako operater treba da prođe kroz prozorsku metu, treba koristiti optički materijal koji prenosi i infracrveno zračenje i vidljivu svjetlost. Na primjer, optički materijal koji prenosi i infracrveno zračenje i vidljivu svjetlost, kao što su ZnSe ili BaF2, treba koristiti kao materijal za prozore.
Jednostavan za rukovanje i lak za upotrebu:
Infracrveni termometri bi trebali biti intuitivni, jednostavni za rukovanje i laki za korištenje od strane operatera. Među njima, prenosivi infracrveni termometar je mali, lagan i prenosivi instrument za merenje temperature koji integriše merenje temperature i izlaz na ekranu. Panel displeja može prikazati temperaturu i prikazati različite informacije o temperaturi, a nekima se može upravljati pomoću daljinskog upravljača ili kompjuterskog softverskog programa.
U slučaju oštrih i složenih uslova okoline, može se odabrati sistem sa odvojenom glavom za merenje temperature i displejom za jednostavnu instalaciju i konfiguraciju. Može se odabrati oblik izlaznog signala koji odgovara trenutnoj kontrolnoj opremi.
Kalibracija termometara infracrvenog zračenja:
Infracrveni termometri moraju biti kalibrirani da bi ispravno prikazali temperaturu mete koja se mjeri. Ako je korišteni termometar izvan tolerancije u upotrebi, potrebno ga je vratiti proizvođaču ili centru za popravku na ponovnu kalibraciju.
