Анализа савремене примене технологије инфрацрвеног термометра
Принцип мерења температуре инфрацрвеног термометра је претварање инфрацрвене енергије зрачења коју емитује објекат у електрични сигнал. Величина енергије инфрацрвеног зрачења одговара температури самог објекта. Према величини претвореног електричног сигнала може се одредити температура објекта. Инфрацрвена технологија мерења температуре је развијена за скенирање и мерење температуре површине са термичким променама, одређивање њене слике дистрибуције температуре и брзо откривање скривених температурних разлика. Ово је инфрацрвени термовизир. Инфрацрвене термовизијске камере су први пут коришћене у војсци. 2019. године, ТИ корпорација Сједињених Држава развила је први светски извиђачки систем за инфрацрвено скенирање. Касније је инфрацрвена термовизијска технологија сукцесивно коришћена у авионима, тенковима, ратним бродовима и другом оружју у западним земљама, као систем термичког нишана за извиђачке циљеве, умногоме побољшава способност претраживања и погађања циљева. Инфрацрвена термовизијска камера коју производи шведска компанија АГА је на водећој позицији у цивилној технологији.
Инфрацрвени термометар се састоји од оптичког система, фотоелектричног детектора, појачивача сигнала, обраде сигнала, излаза на екрану и других делова. Оптички систем прикупља циљну енергију инфрацрвеног зрачења у свом видном пољу, а величина видног поља је одређена оптичким деловима термометра и његовом позицијом. Инфрацрвена енергија се фокусира на фотодетектор и претвара у одговарајући електрични сигнал. Сигнал пролази кроз појачало и коло за обраду сигнала, и конвертује се у вредност температуре мерене мете након кориговања према алгоритму унутрашњег третмана инструмента и емисивности мете.
У природи, сви објекти са температуром вишом од апсолутне нуле непрестано емитују енергију инфрацрвеног зрачења у околни простор. Величина енергије инфрацрвеног зрачења објекта и његова дистрибуција према таласној дужини имају веома блиску везу са температуром његове површине. Дакле, мерењем инфрацрвене енергије коју зрачи сам објекат може се тачно одредити температура његове површине, што је објективна основа за мерење температуре инфрацрвеног зрачења.
Црно тело је идеализовани радијатор, који апсорбује све таласне дужине енергије зрачења, нема рефлексију или пренос енергије и има емисивност 1 на својој површини. Међутим, практични предмети у природи скоро да и нису црна тела. Да би се разјаснила и добила расподела инфрацрвеног зрачења, у теоријском истраживању мора се изабрати одговарајући модел. Ово је квантизовани осцилаторни модел зрачења телесних шупљина који је предложио Планк, па је тако изведен закон Планковог зрачења црног тела, односно спектралног зрачења црног тела израженог таласном дужином, што је полазна тачка свих теорија инфрацрвеног зрачења, па је назван закон зрачења црног тела. Количина зрачења свих стварних објеката зависи не само од таласне дужине зрачења и температуре објекта, већ и од врсте материјала који чини објекат, методе припреме, термичког процеса, стања површине и услова околине.
Инфрацрвено мерење температуре усваја метод анализе тачка по тачку, то јест, топлотно зрачење локалног подручја објекта је фокусирано на један детектор, а снага зрачења се претвара у температуру кроз емисивност познатог објекта. . Због различитих откривених објеката, опсега мерења и прилика употребе, дизајн изгледа и унутрашња структура инфрацрвених термометара су различити, али је основна структура генерално слична, углавном укључујући оптички систем, фотодетектор, појачавач сигнала и обраду сигнала, излаз на екрану и друго делови. Инфрацрвено зрачење које емитује радијатор. Уласком у оптички систем, инфрацрвено зрачење се модулатором модулира у наизменично зрачење, а детектор претвара у одговарајући електрични сигнал. Сигнал пролази кроз појачало и коло за обраду сигнала, и конвертује се у вредност температуре мерене мете након што се коригује према алгоритму у инструменту и циљној емисивности.
Три категорије инфрацрвених термометара:
(1) Инфрацрвени термометар за људску употребу: Инфрацрвени термометар типа чела је термометар који користи принцип инфрацрвеног пријема за мерење људског тела. Када се користи, потребно је само да погодно поравнате прозор за детекцију са челом и можете брзо и прецизно да измерите телесну температуру.
(2) Индустријски инфрацрвени термометар: Индустријски инфрацрвени термометар мери температуру површине објекта, а његов оптички сензор зрачи, рефлектује и преноси енергију, а затим се енергија сакупља и фокусира помоћу сонде, а затим се информације претварају у очитавање приказ помоћу других кола На машини, ласерско светло опремљено овом машином је ефикасније у циљању мерног објекта и побољшању тачности мерења.
(3) Инфрацрвени термометри за сточарство: Бесконтактни инфрацрвени термометри за животиње засновани су на Планковом принципу, прецизним мерењем температуре површине тела одређених делова површине тела животиње и корекцијом температурне разлике између температуре површине тела и стварна температура. Може прецизно приказати индивидуалну телесну температуру животиње.
Одређивање опсега таласних дужина: Емисивност и својства површине циљног материјала одређују спектрални одговор или таласну дужину пирометра. За материјале од легуре високе рефлексије постоји ниска или променљива емисивност. У области високе температуре, најбоља таласна дужина за мерење металних материјала је блиска инфрацрвена, а таласна дужина од {{0}.18-1.0μм може да се изабере. Друге температурне зоне могу изабрати таласне дужине од 1,6 μм, 2,2 μм и 3,9 μм. Пошто су неки материјали провидни на одређеној таласној дужини, инфрацрвена енергија ће продрети у ове материјале, а за овај материјал треба изабрати посебну таласну дужину. На пример, таласне дужине од 10 μм, 2,2 μм и 3,9 μм се користе за мерење унутрашње температуре стакла (стакло које се тестира мора бити веома дебело, иначе ће проћи); таласна дужина од 5,0 μм се користи за мерење унутрашње температуре стакла; ; Други пример је мерење полиетиленске пластичне фолије са таласном дужином од 3,43 μм, и полиестера са таласном дужином од 4,3 μм или 7,9 μм.
Одредите време одзива: Време одзива показује брзину реакције инфрацрвеног термометра на измерену температурну промену, која је дефинисана као време потребно да се достигне 95 процената енергије коначног очитавања, што је повезано са временском константом фотодетектор, коло за обраду сигнала и систем за приказ. Време одзива новог инфрацрвеног термометра може да достигне 1 мс. Ово је много брже од контактног метода мерења температуре. Ако је брзина кретања мете веома брза или када се мери брзо загревајући циљ, треба изабрати инфрацрвени термометар са брзим одзивом, иначе се неће постићи довољан одзив сигнала, а тачност мерења ће бити смањена. Међутим, не захтевају све апликације инфрацрвени термометар са брзим одзивом. За статичке или циљане термичке процесе где постоји топлотна инерција, време одзива пирометра може бити опуштено. Стога, избор времена одзива инфрацрвеног термометра треба прилагодити ситуацији мерене мете.
Оптичка резолуција је одређена односом Д према С, који је однос растојања Д између пирометра и мете и пречника С тачке мерења. Ако се термометар мора поставити далеко од мете због услова околине, а мора се измерити мали циљ, треба изабрати термометар високе оптичке резолуције. Што је већа оптичка резолуција, односно повећање Д:С односа, то је већа цена пирометра.
Одређивање опсега таласних дужина: Емисивност и својства површине циљног материјала одређују спектрални одговор или таласну дужину пирометра. За материјале од легуре високе рефлексије постоји ниска или променљива емисивност. У области високе температуре, најбоља таласна дужина за мерење металних материјала је близу инфрацрвене, а таласна дужина од {{0}.18-1.{{10}} μм може бити изабрани. Друге температурне зоне могу изабрати таласне дужине од 1,6 μм, 2,2 μм и 3,9 μм. Пошто су неки материјали провидни на одређеној таласној дужини, инфрацрвена енергија ће продрети у ове материјале, а за овај материјал треба изабрати посебну таласну дужину. На пример, таласне дужине од 1,0 μм, 2,2 μм и 3,9 μм се користе за мерење унутрашње температуре стакла (стакло које се тестира мора бити веома дебело, иначе ће проћи); таласна дужина од 5,0 μм се користи за мерење унутрашње температуре стакла; таласна дужина од 8-14 μм се користи за ниско мерење. Препоручљиво је; други пример је мерење таласне дужине од 3,43 μм за полиетиленску пластичну фолију и таласне дужине од 4,3 μм или 7,9 μм за полиестер.
Одредите време одзива: Време одзива показује брзину реакције инфрацрвеног термометра на измерену температурну промену, која је дефинисана као време потребно да се достигне 95 процената енергије коначног очитавања, што је повезано са временском константом фотодетектор, коло за обраду сигнала и систем за приказ. Време одзива инфрацрвеног термометра марке Гуангџоу Хонгцхенг Хонг Конг ЦЕМ може да достигне 1 мс. Ово је много брже од контактних метода мерења температуре. Ако је брзина кретања мете веома брза или када се мери брзо загревајући циљ, треба изабрати инфрацрвени термометар са брзим одзивом, иначе се неће постићи довољан одзив сигнала, а тачност мерења ће бити смањена. Међутим, не захтевају све апликације инфрацрвени термометар са брзим одзивом. За статичке или циљане термичке процесе где постоји топлотна инерција, време одзива пирометра може бити опуштено. Стога, избор времена одзива инфрацрвеног термометра треба прилагодити ситуацији мерене мете.
Функција обраде сигнала: Мерење дискретних процеса (као што је производња делова) се разликује од континуираних процеса, захтевајући да инфрацрвени термометри имају функције обраде сигнала (као што су вршно задржавање, задржавање долине, просечна вредност). На пример, приликом мерења температуре стакла на транспортној траци, потребно је користити вршну вредност за задржавање, а излазни сигнал његове температуре се шаље на контролер.
Разматрање услова околине: Услови околине термометра имају велики утицај на резултате мерења, које треба узети у обзир и правилно решити, иначе ће утицати на тачност мерења температуре, па чак и оштетити термометар. Када је температура околине превисока и има прашине, дима и паре, можете одабрати заштитни поклопац, водено хлађење, систем ваздушног хлађења, вентилатор и другу додатну опрему коју обезбеђује произвођач. Ови додаци могу ефикасно да се баве утицајима околине и заштите термометар за прецизно мерење температуре. Приликом одређивања додатне опреме, треба тражити стандардизовану услугу што је више могуће како би се смањили трошкови инсталације. Када дим, прашина или друге честице смањују мерни енергетски сигнал, двобојни термометар је најбољи избор. Под буком, електромагнетним пољем, вибрацијама или неприступачним условима околине или другим тешким условима, двобојни термометар са оптичким влакнима је најбољи избор.
У апликацијама са затвореним или опасним материјалима као што су контејнери или вакуумске коморе, пирометар гледа кроз прозор. Материјал мора бити довољно јак и проћи кроз радни опсег таласних дужина пирометра који се користи. Такође одредите да ли оператер треба да посматра и кроз прозор, па изаберите одговарајућу локацију за уградњу и материјал прозора како бисте избегли међусобни утицај. У апликацијама за мерење ниских температура, Ге или Си материјали се обично користе као прозори, који су непрозирни за видљиву светлост, а људско око не може да посматра мету кроз прозор. Ако оператер треба да прође кроз прозорску мету, треба користити оптички материјал који преноси и инфрацрвено зрачење и видљиву светлост. На пример, оптички материјал који преноси и инфрацрвено зрачење и видљиву светлост треба да се користи као материјал за прозоре, као што су ЗнСе или БаФ2.
Једноставан рад и лака употреба: Инфрацрвени термометри треба да буду интуитивни, лаки за руковање и лаки за употребу од стране оператера. Међу њима, преносиви инфрацрвени термометри су мали, лагани и носе их људи који интегришу мерење температуре и излаз на екрану. Инструменти за мерење температуре могу да приказују температуру и излазе различите информације о температури на дисплеју, а некима се може управљати даљинским управљачем или компјутерским софтверским програмом.
У случају оштрих и компликованих услова околине, систем са одвојеном главом за мерење температуре и дисплејом може се изабрати за једноставну инсталацију и конфигурацију. Може се изабрати облик излазног сигнала који одговара тренутној контролној опреми. Калибрација термометра инфрацрвеног зрачења: инфрацрвени термометар мора бити калибрисан тако да може исправно приказати температуру мерене мете. Ако је мерење температуре коришћеног термометра ван толеранције током употребе, потребно га је вратити произвођачу или центру за поправку на поновну калибрацију.
