红外测温仪的选型方法解析

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目前市场上红外测温仪产品很多，让我们有点眼花缭乱。那么如何正确准确选择红外测温仪呢？选择时既做到满足实际需要，又要少化钱，同时性能与质量得到保证。北京海洋兴业科技有限公司根据经验整理，认为选择合适的红外测温仪，应从以下几个方面入手：首先需要确定测量目标要求，考虑被测目标温度和大小、测量距离、被测目标的材料、目标所处环境；其次要考虑仪器的响应速度、测量精度、是在现场使用还是在线监测等；然后再选择红外测温仪的性能、功能和价格等，成为最佳搭配；最后也适当考虑使用方便性、品牌、维修和校准等质量保证与服务问题。这些要求具体如下：
1.测量温度范围：测温范围是红外测温仪最重要的一个性能指标，每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围，建议您按照测量的需求，选择适当范围的红外测温仪。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，测温范围过宽，会降低测温精度，温度过高价格也贵，经济上有点不划算；温度过低不能满足要求。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变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量变化，因此，测温时应尽量选用短波较好。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。
2.测量精度和最小分辨率：测量精度和分辨率是两个不同的概念，容易弄混。测量精度是保证测量是否准确的唯一指标，也是确定红外测温仪性能好坏的关键指标。分辨率是测量某一具体温度时的最小量度。
3.发射率：根据客户的使用反馈信息，当使用红外测温仪时，经常会出现测量偏差，其中有50%的情况，发射率是导致误差产生的祸首。由于红外测温仪适用于各种场合，被测物体表面的材料材质及颜色不同（尤其是hvac系统中各种管道），其对外发射红外能量的能力就不一样。通过发射率调节，可减少由于材料而产生的测量误差。所以仪器是否具备这一功能至关重要。
4.目标尺寸：即光点尺寸(spotsize)，就是测温仪测量点的面积。您距离目标越远，光点尺寸就越大。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，都不会对测量结果产生影响。甚至在能量衰减了95%情况下，仍能保证要求的测温精度。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，因为光线直径小、有柔性，可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量，可以测量难以接近、条件恶劣或靠近电磁场的目标。
5.距离系数比(d：s)：即光学分辨率，指红外测温仪到目标之间的距离d与测量光斑直径s之比。如在远离测量直径小的目标时,应选择高比率的红外测温仪。而距离系数比越高,红外测温仪的成本也越高。为了获得精确的温度读数，测温仪与测试目标之间的距离必须在合适的范围之内。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。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。6.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。其它温区可选用1.6μm、2.2μm和3.9μm。由于有些材料在一定波长上是透明的，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1μm、2.2μm和3.9μm(被测玻璃要很厚，否则会透过)波长；测玻璃表面温度选用5μm；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。
7.响应时间：响应时间为红外测温仪到达最后读数的95%能量所需要的时间，表示红外测温仪对被测温度变化的反应速度，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。红外测温仪响应时间的选择要和被测目标的情况相适应，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。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，响应时间就可以放宽要求了。
8、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、最小值保持、平均值)可供选用，如测温传送带上的瓶子时，就要用峰值保持，其温度的输出信号传送至控制器内。否则测温仪读出瓶子之间的较低温度值。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处于测量中。
9.环境条件：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，可选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效地解决环境影响并保护测温仪，实现准确测温。在确定附件时，应尽可能要求标准化服务，以降低安装成本。当在噪声、电磁场、震动或难以接近环境条件下，或其他恶劣条件下，烟雾、灰尘或其他颗粒降低测量能量信号时，光线比色测温仪是最佳选择。
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；材料必须有足够的强度并能通过所用测温仪的工作波长范围；还要确定操作工是否也需要通过窗口进行观察，因此要选择合适的安装位置和窗口材料，避免相互影响。在低温测量应用中，通常用ge或si材料作为窗口，不透可见光，人眼不能通过窗口观察目标。如操作员需要通过窗口目标，应采用既透红外辐射又透过可见光的光学材料，如znse或baf2等作为窗口材料。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。在环境条件恶劣复杂的情况下，可以选择测温头和显示器分开的系统，以便于安装和配置。