如何選擇紅外測溫儀？
發(fā)布日期：2019年7月4日 瀏覽次數(shù)：
目前市場上紅外測溫儀產(chǎn)品很多，讓我們有點(diǎn)眼花繚亂。那么如何正確準(zhǔn)確選擇紅外測溫儀呢？選擇時(shí)既做到滿足實(shí)際需要，又要少化錢，同時(shí)性能與質(zhì)量得到保證。北京海洋興業(yè)科技有限公司根據(jù)經(jīng)驗(yàn)整理，認(rèn)為選擇合適的紅外測溫儀，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：首先需要確定測量目標(biāo)要求，考慮被測目標(biāo)溫度和大小、測量距離、被測目標(biāo)的材料、目標(biāo)所處環(huán)境；其次要考慮儀器的響應(yīng)速度、測量精度、是在現(xiàn)場使用還是在線監(jiān)測等；然后再選擇紅外測溫儀的性能、功能和價(jià)格等，成為最佳搭配；最后也適當(dāng)考慮使用方便性、品牌、維修和校準(zhǔn)等質(zhì)量保證與服務(wù)問題。這些要求具體如下：
1、測量溫度范圍：測溫范圍是紅外測溫儀最重要的一個(gè)性能指標(biāo)，每種型號(hào)的測溫儀都有自己特定的測溫范圍，建議您按照測量的需求，選擇適當(dāng)范圍的紅外測溫儀。被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全，既不要過窄，也不要過寬，測溫范圍過寬，會(huì)降低測溫精度，溫度過高價(jià)格也貴，經(jīng)濟(jì)上有點(diǎn)不劃算；溫度過低不能滿足要求。根據(jù)黑體輻射定律，在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量變化，因此，測溫時(shí)應(yīng)盡量選用短波較好。一般來說，測溫范圍越窄，監(jiān)控溫度的輸出信號(hào)分辨率越高，精度可靠性容易解決。
2、測量精度和最小分辨率：測量精度和分辨率是兩個(gè)不同的概念，容易弄混。測量精度是保證測量是否準(zhǔn)確的唯一指標(biāo)，也是確定紅外測溫儀性能好壞的關(guān)鍵指標(biāo)。分辨率是測量某一具體溫度時(shí)的最小量度。
3、發(fā)射率：根據(jù)客戶的使用反饋信息，當(dāng)使用紅外測溫儀時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)測量偏差，其中有50%的情況，發(fā)射率是導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的禍?zhǔn)住Ｓ捎诩t外測溫儀適用于各種場合，被測物體表面的材料材質(zhì)及顏色不同（尤其是HVAC系統(tǒng)中各種管道），其對(duì)外發(fā)射紅外能量的能力就不一樣。通過發(fā)射率調(diào)節(jié)，可減少由于材料而產(chǎn)生的測量誤差。所以儀器是否具備這一功能至關(guān)重要。
4、目標(biāo)尺寸：即光點(diǎn)尺寸(spot size)，就是測溫儀測量點(diǎn)的面積。您距離目標(biāo)越遠(yuǎn)，光點(diǎn)尺寸就越大。紅外測溫儀根據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀(輻射比色測溫儀)。對(duì)于單色測溫儀，在進(jìn)行測溫時(shí)，被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿測溫儀視場。建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場，背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入測溫儀干擾測溫讀數(shù)，造成誤差。相反，如果目標(biāo)大于測溫儀的視場，測溫儀就不會(huì)受到測量區(qū)域外面的背景影響。對(duì)于比色測溫儀，其溫度是由兩個(gè)獨(dú)立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小，不充滿視場，測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對(duì)輻射能量有衰減時(shí)，都不會(huì)對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生影響。甚至在能量衰減了95%情況下，仍能保證要求的測溫精度。對(duì)于細(xì)小而又處于運(yùn)動(dòng)或震動(dòng)之中的目標(biāo)，比色測溫儀是最佳選擇，因?yàn)楣饩�直徑小、有柔性，可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量，可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標(biāo)。
5、距離系數(shù)比(D：S)：即光學(xué)分辨率，指紅外測溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如在遠(yuǎn)離測量直徑小的目標(biāo)時(shí),應(yīng)選擇高比率的紅外測溫儀。而距離系數(shù)比越高,紅外測溫儀的成本也越高。為了獲得精確的溫度讀數(shù)，測溫儀與測試目標(biāo)之間的距離必須在合適的范圍之內(nèi)。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處，而又要測量小的目標(biāo)，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀。對(duì)于固定焦距的測溫儀，在光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)處為光斑最小位置，近于和遠(yuǎn)于焦點(diǎn)位置光斑都會(huì)增大。存在兩個(gè)距離系數(shù)。因此，為了能在接近和遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的距離上準(zhǔn)確測溫，被測目標(biāo)尺寸應(yīng)大于焦點(diǎn)處光斑尺寸，變焦測溫儀有一個(gè)最小焦點(diǎn)位置，可根據(jù)到目標(biāo)的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。增大D：S，接收的能量就減少，如不增大接收口徑，距離系數(shù)D：S很難做大，這就要增加儀器成本。
6、波長范圍：目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測溫儀的光譜相應(yīng)波長，對(duì)于高反射率合金材料，有低的或變化的發(fā)射率。在高溫區(qū)，測量金屬材料的最佳波長是近紅外，可選用0.8～1.0μm。其它溫區(qū)可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm。由于有些材料在一定波長上是透明的，紅外能量會(huì)穿透這些材料，對(duì)這種材料應(yīng)選擇特殊的波長。如測量玻璃內(nèi)部溫度選用1μm、2.2μm和3.9μm(被測玻璃要很厚，否則會(huì)透過)波長；測玻璃表面溫度選用5μm；測低溫區(qū)選用8～14μm為宜。如測量聚乙烯塑料薄膜選用 3.43μm、聚酯類選用4.3μm或7.9μm，厚度超過0.4mm的選用8-14μm。如測火焰中的CO用窄帶4.64μm，測火焰中的NO2用4.47μm。
7、響應(yīng)時(shí)間：響應(yīng)時(shí)間為紅外測溫儀到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量所需要的時(shí)間，表示紅外測溫儀對(duì)被測溫度變化的反應(yīng)速度，它與光電探測器、信號(hào)處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。紅外測溫儀響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相適應(yīng)，確定響應(yīng)時(shí)間主要根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和目標(biāo)的溫度變化速度。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時(shí)，要選用快速響應(yīng)紅外測溫儀，否則達(dá)不到足夠的信號(hào)響應(yīng)，會(huì)降低測量精度。然而，并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測溫儀。對(duì)于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí)，響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。
8、信號(hào)處理功能：鑒于離散過程(如零件生產(chǎn))和連續(xù)過程不同，所以要求紅外測溫儀具有多信號(hào)處理功能(如峰值保持、最小值保持、平均值)可供選用，如測溫傳送帶上的瓶子時(shí)，就要用峰值保持，其溫度的輸出信號(hào)傳送至控制器內(nèi)。否則測溫儀讀出瓶子之間的較低溫度值。若用峰值保持，設(shè)置測溫儀響應(yīng)時(shí)間稍長于瓶子之間的時(shí)間間隔，這樣至少有一個(gè)瓶子處于測量中。
9、環(huán)境條件：測溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測量結(jié)果有很大影響，應(yīng)予考慮并適當(dāng)解決，否則會(huì)影響測溫精度甚至引起損壞。當(dāng)環(huán)境溫度高，存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠商提供的保護(hù)套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護(hù)測溫儀，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。在確定附件時(shí)，應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，以降低安裝成本。當(dāng)在噪聲、電磁場、震動(dòng)或難以接近環(huán)境條件下，或其他惡劣條件下，煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信號(hào)時(shí)，光線比色測溫儀是最佳選擇。
在密封的或危險(xiǎn)的材料應(yīng)用中(如容器或真空箱)，測溫儀通過窗口進(jìn)行觀測；材料必須有足夠的強(qiáng)度并能通過所用測溫儀的工作波長范圍；還要確定操作工是否也需要通過窗口進(jìn)行觀察，因此要選擇合適的安裝位置和窗口材料，避免相互影響。在低溫測量應(yīng)用中，通常用Ge或Si材料作為窗口，不透可見光，人眼不能通過窗口觀察目標(biāo)。如操作員需要通過窗口目標(biāo)，應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學(xué)材料，如ZnSe或BaF2等作為窗口材料。當(dāng)測溫儀工作環(huán)境中存在易燃?xì)怏w時(shí)，可選用本征安全型紅外測溫儀，從而在一定濃度的易燃?xì)怏w環(huán)境中進(jìn)行安全測量和監(jiān)視。在環(huán)境條件惡劣復(fù)雜的情況下，可以選擇測溫頭和顯示器分開的系統(tǒng)，以便于安裝和配置。
1、測量溫度范圍：測溫范圍是紅外測溫儀最重要的一個(gè)性能指標(biāo)，每種型號(hào)的測溫儀都有自己特定的測溫范圍，建議您按照測量的需求，選擇適當(dāng)范圍的紅外測溫儀。被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全，既不要過窄，也不要過寬，測溫范圍過寬，會(huì)降低測溫精度，溫度過高價(jià)格也貴，經(jīng)濟(jì)上有點(diǎn)不劃算；溫度過低不能滿足要求。根據(jù)黑體輻射定律，在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量變化，因此，測溫時(shí)應(yīng)盡量選用短波較好。一般來說，測溫范圍越窄，監(jiān)控溫度的輸出信號(hào)分辨率越高，精度可靠性容易解決。
2、測量精度和最小分辨率：測量精度和分辨率是兩個(gè)不同的概念，容易弄混。測量精度是保證測量是否準(zhǔn)確的唯一指標(biāo)，也是確定紅外測溫儀性能好壞的關(guān)鍵指標(biāo)。分辨率是測量某一具體溫度時(shí)的最小量度。
3、發(fā)射率：根據(jù)客戶的使用反饋信息，當(dāng)使用紅外測溫儀時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)測量偏差，其中有50%的情況，發(fā)射率是導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的禍?zhǔn)住Ｓ捎诩t外測溫儀適用于各種場合，被測物體表面的材料材質(zhì)及顏色不同（尤其是HVAC系統(tǒng)中各種管道），其對(duì)外發(fā)射紅外能量的能力就不一樣。通過發(fā)射率調(diào)節(jié)，可減少由于材料而產(chǎn)生的測量誤差。所以儀器是否具備這一功能至關(guān)重要。
4、目標(biāo)尺寸：即光點(diǎn)尺寸(spot size)，就是測溫儀測量點(diǎn)的面積。您距離目標(biāo)越遠(yuǎn)，光點(diǎn)尺寸就越大。紅外測溫儀根據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀(輻射比色測溫儀)。對(duì)于單色測溫儀，在進(jìn)行測溫時(shí)，被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿測溫儀視場。建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場，背景輻射能量就會(huì)進(jìn)入測溫儀干擾測溫讀數(shù)，造成誤差。相反，如果目標(biāo)大于測溫儀的視場，測溫儀就不會(huì)受到測量區(qū)域外面的背景影響。對(duì)于比色測溫儀，其溫度是由兩個(gè)獨(dú)立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小，不充滿視場，測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對(duì)輻射能量有衰減時(shí)，都不會(huì)對(duì)測量結(jié)果產(chǎn)生影響。甚至在能量衰減了95%情況下，仍能保證要求的測溫精度。對(duì)于細(xì)小而又處于運(yùn)動(dòng)或震動(dòng)之中的目標(biāo)，比色測溫儀是最佳選擇，因?yàn)楣饩�直徑小、有柔性，可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量，可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標(biāo)。
5、距離系數(shù)比(D：S)：即光學(xué)分辨率，指紅外測溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如在遠(yuǎn)離測量直徑小的目標(biāo)時(shí),應(yīng)選擇高比率的紅外測溫儀。而距離系數(shù)比越高,紅外測溫儀的成本也越高。為了獲得精確的溫度讀數(shù)，測溫儀與測試目標(biāo)之間的距離必須在合適的范圍之內(nèi)。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處，而又要測量小的目標(biāo)，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀。對(duì)于固定焦距的測溫儀，在光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)處為光斑最小位置，近于和遠(yuǎn)于焦點(diǎn)位置光斑都會(huì)增大。存在兩個(gè)距離系數(shù)。因此，為了能在接近和遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的距離上準(zhǔn)確測溫，被測目標(biāo)尺寸應(yīng)大于焦點(diǎn)處光斑尺寸，變焦測溫儀有一個(gè)最小焦點(diǎn)位置，可根據(jù)到目標(biāo)的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。增大D：S，接收的能量就減少，如不增大接收口徑，距離系數(shù)D：S很難做大，這就要增加儀器成本。
6、波長范圍：目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測溫儀的光譜相應(yīng)波長，對(duì)于高反射率合金材料，有低的或變化的發(fā)射率。在高溫區(qū)，測量金屬材料的最佳波長是近紅外，可選用0.8～1.0μm。其它溫區(qū)可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm。由于有些材料在一定波長上是透明的，紅外能量會(huì)穿透這些材料，對(duì)這種材料應(yīng)選擇特殊的波長。如測量玻璃內(nèi)部溫度選用1μm、2.2μm和3.9μm(被測玻璃要很厚，否則會(huì)透過)波長；測玻璃表面溫度選用5μm；測低溫區(qū)選用8～14μm為宜。如測量聚乙烯塑料薄膜選用 3.43μm、聚酯類選用4.3μm或7.9μm，厚度超過0.4mm的選用8-14μm。如測火焰中的CO用窄帶4.64μm，測火焰中的NO2用4.47μm。
7、響應(yīng)時(shí)間：響應(yīng)時(shí)間為紅外測溫儀到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量所需要的時(shí)間，表示紅外測溫儀對(duì)被測溫度變化的反應(yīng)速度，它與光電探測器、信號(hào)處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。紅外測溫儀響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相適應(yīng)，確定響應(yīng)時(shí)間主要根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和目標(biāo)的溫度變化速度。如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時(shí)，要選用快速響應(yīng)紅外測溫儀，否則達(dá)不到足夠的信號(hào)響應(yīng)，會(huì)降低測量精度。然而，并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外測溫儀。對(duì)于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí)，響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。
8、信號(hào)處理功能：鑒于離散過程(如零件生產(chǎn))和連續(xù)過程不同，所以要求紅外測溫儀具有多信號(hào)處理功能(如峰值保持、最小值保持、平均值)可供選用，如測溫傳送帶上的瓶子時(shí)，就要用峰值保持，其溫度的輸出信號(hào)傳送至控制器內(nèi)。否則測溫儀讀出瓶子之間的較低溫度值。若用峰值保持，設(shè)置測溫儀響應(yīng)時(shí)間稍長于瓶子之間的時(shí)間間隔，這樣至少有一個(gè)瓶子處于測量中。
9、環(huán)境條件：測溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測量結(jié)果有很大影響，應(yīng)予考慮并適當(dāng)解決，否則會(huì)影響測溫精度甚至引起損壞。當(dāng)環(huán)境溫度高，存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠商提供的保護(hù)套、水冷卻、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效地解決環(huán)境影響并保護(hù)測溫儀，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。在確定附件時(shí)，應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，以降低安裝成本。當(dāng)在噪聲、電磁場、震動(dòng)或難以接近環(huán)境條件下，或其他惡劣條件下，煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信號(hào)時(shí)，光線比色測溫儀是最佳選擇。
在密封的或危險(xiǎn)的材料應(yīng)用中(如容器或真空箱)，測溫儀通過窗口進(jìn)行觀測；材料必須有足夠的強(qiáng)度并能通過所用測溫儀的工作波長范圍；還要確定操作工是否也需要通過窗口進(jìn)行觀察，因此要選擇合適的安裝位置和窗口材料，避免相互影響。在低溫測量應(yīng)用中，通常用Ge或Si材料作為窗口，不透可見光，人眼不能通過窗口觀察目標(biāo)。如操作員需要通過窗口目標(biāo)，應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學(xué)材料，如ZnSe或BaF2等作為窗口材料。當(dāng)測溫儀工作環(huán)境中存在易燃?xì)怏w時(shí)，可選用本征安全型紅外測溫儀，從而在一定濃度的易燃?xì)怏w環(huán)境中進(jìn)行安全測量和監(jiān)視。在環(huán)境條件惡劣復(fù)雜的情況下，可以選擇測溫頭和顯示器分開的系統(tǒng)，以便于安裝和配置。
