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選購紅外熱像儀的技巧

2012-11-21 作者：華之慧

紅外熱像儀技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測、設(shè)備在線故障診斷、安全保護以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了正在發(fā)揮著重要作用。近二十年來，非接觸紅外熱像儀在技術(shù)上得到迅速發(fā)展，性能不斷提高，適用范圍也不斷擴大，紅外熱像儀市場占有率逐年增長。比起接觸式測溫方法，紅外熱成像儀有著響應(yīng)時間快、非接觸、使用安全及使用壽命長等優(yōu)點。
選擇紅外熱像儀可分為三個方面：
1、環(huán)境和工作條件方面，如環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護附件等；
2、性能指標方面：如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、響應(yīng)時間等；
3.、其他選擇方面，如使用方便、維修和校準性能以及價格等，也對測溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。
隨著技術(shù)和不斷發(fā)展，紅外熱像儀最佳設(shè)計和新進展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器，擴大了選擇余地。
確定測溫范圍：
測溫范圍是熱像儀最重要的一個性能指標。每種型號的熱像儀都有自己特定的測溫范圍。因此，用戶的被測溫度范圍一定要考慮準確、周全，既不要過窄，也不要過寬。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的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化，因此，用戶只需要購買在自己測量溫度內(nèi)的紅外熱像儀。
確定目標尺寸：
紅外熱像儀根據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀(輻射比色測溫儀)。對于單色測溫儀，在進行測溫時，被測目標面積應(yīng)充滿熱像儀視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小于視場，背景輻射能量就會進入熱像儀的視聲符支干擾測溫讀數(shù)，造成誤差。相反，如果目標大于熱像儀的視場，熱像儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。
確定光學分辨率(距離系靈敏):
光學分辨率由D與S之比確定，是熱像儀到目標之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠離目標之處，而又要測量小的目標，就應(yīng)選擇高光學分辨率的熱像儀。光學分辨率越高，即增大D：S比值，熱像儀的成本也越高。確定波長范圍：目標材料的發(fā)射率和表面特性決定熱像儀的光譜響應(yīng)或波長。對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0.18-1.0μm波長。其他溫區(qū)可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長。由于有些材料在一定波長是透明的，紅外能量會穿透這些材料，對這種材料應(yīng)選擇特殊的波長。如測量玻璃內(nèi)部溫度選用1.0μm、2.2μm和3.9μm(被測玻璃要很厚，否則會透過)波長；測量玻璃內(nèi)部溫度選用5.0μm波長；測低區(qū)區(qū)選用8-14μm波長為宜；再如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長，聚酯類選用4.3μm或7.9μm波長。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長；又如測火焰中的CO2用窄帶4.24-4.3μm波長，測火焰中的CO用窄帶4.64μm波長，測量火焰中的NO2用4.47μm波長。
確定響應(yīng)時間：
響應(yīng)時間表示紅外熱像儀對被測溫度變化的反應(yīng)速度，定義為到達最后讀數(shù)的95%能量所需要時間，它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時間常數(shù)有關(guān)?，F(xiàn)在的紅外熱像儀的反映速度都很快。這要比接觸式測溫方法快得多。如果目標的運動速度很快或測量快速加熱的目標時，要選用快速響應(yīng)紅外熱像儀，否則達不到足夠的信號響應(yīng)，會降低測量精度。然而，并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外熱像儀。對于靜止的或目標熱過程存在熱慣性時，紅外熱像儀的響應(yīng)時間就可以放寬要求了。因此，紅外熱像儀響應(yīng)時間的選擇要和被測目標的情況相適應(yīng)。
環(huán)境條件考慮：
熱像儀所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響，應(yīng)加以考慮并適當解決，否則會影響測溫精度甚至引起熱像儀的損壞。當環(huán)境溫度過高、存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠商提供的保護套、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)境影響并保護熱像儀，實現(xiàn)準確測溫。在確定附件時，應(yīng)盡可能要求標準化服務(wù)，以降低安裝成本。在密封的或危險的材料應(yīng)用中(如容器或真空箱)，熱像儀通過窗口進行觀測。材料必須有足夠的強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。如操作員需要通過窗口目標，應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學材料，如應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學材料，如ZnSe或BaF2等作為窗口材料。
操作簡單，使用方便：
紅外熱像儀應(yīng)該是直觀的，操作簡單，易于被操作人員使用，其中便攜式紅外熱像儀是一種集測溫和顯示輸出為一體的小型、輕便、由人攜帶進行測溫的儀器，在顯示面板上可顯示溫度和輸出各種溫度信息，有的可通過遙控或通過計算機軟件程序操作。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?？蛇x擇與現(xiàn)行控制設(shè)備相匹配的信號輸出形式。紅外輻射熱像儀的標定：紅外熱像儀必須經(jīng)過標定才能使它正確地顯示出被測目標的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現(xiàn)測溫超差，則需退回廠家或維修中心重新標定。