基本介紹
- 中文名：攜帶型紅外測溫儀
- 外文名：Portable infrared thermometer
- 性能：快速提供溫度測量
- 定位：科技名詞
性能特點,紅外技術,紅外測溫儀工作原理,紅外測溫儀性能,確定測溫範圍,確定目標尺寸,確定距離係數（光學解析度）,確定回響時間,信號處理功能,環境條件,紅外測溫儀的標定,
性能特點
便捷! 紅外測溫儀可快速提供溫度測量，在用熱偶讀取一個滲漏連線點的時間內，用紅外測溫儀幾乎可以讀取所有連線點的溫度。另外由於紅外測溫儀堅實.輕巧.（都輕於10盎司），且不用時易於放在皮套中。所以當你在工廠巡視和日常檢驗工作時都可攜帶。
精確! 紅外測溫儀的另一個先進之處是精確，通常精度都是1度以內。這種性能在你做預防性維護時特別重要，如監視惡劣生產條件和將導致設備損壞或停機的特別事件時。因為大多數的設備和工廠運轉365天，停機等同於減少收入，要防止這樣的損失，通過掃描所有現場電子設備-斷路器.變壓器.保險絲.開關.匯流排和配電盤以查找熱點。用紅外測溫儀，你甚至可快速探測操作溫度的微小變化，在其萌芽之時就可將問題解決，減少因設備故障造成的開支和維修的範圍。
安全! 安全是使用紅外測溫儀最重要的益處。不同於接觸測溫儀，紅外測溫儀能夠安全地讀取難以接近的或不可到達的目標溫度 ，你可以在儀器允許的範圍內讀取目標溫度。非接觸溫度測量還可在不安全的或接觸測溫較困難的區域進行，像蒸汽閥門或加熱爐附近，他們不需在冒接觸測溫時一不留神就燒傷手指的風險。高於頭頂25英尺的供/迴風口溫度的精確測量就象在手邊測量一樣容易。AR系列紅外測溫儀有雷射瞄準，便於識別目標區域。有了它你的工作變的輕鬆多了。
紅外技術
及其原理的無異議的理解為其精確的測溫。當由紅外測溫儀測溫時，被測物體發射出的紅外能量，通過紅外測溫儀的光學系統在探測器上轉換為電信號，該信號的溫度讀數顯示出來，有幾個決定精確測溫的重要因素，最重要的因素是發射率、視場、到光斑的距離和光斑的位置。發射率，所有物體會反射、透過和發射能量，只有發射的能量能指示物體的溫度。當紅外測溫儀測量表面溫度時，儀器能接收到所有這三種能量。因此，所有紅外測溫儀必須調節為唯讀出發射的能量。測量誤差通常由其它光源反射的紅外能量引起的。有些紅外測溫儀可改變發射率，多種材料的發射率值可從出版的發射率表中找到。其它儀器為固定的予置為0.95的發射率。該發射率值是對於多數有機材料、油漆或氧化表面的表面溫度，就要用一種膠帶或平光黑漆塗於被測表面加以補償。使膠帶或漆達到與基底材料相同溫度時，測量膠帶或漆表面的溫度，即為其真實溫度。距離與光斑之比，紅外測溫儀的光學系統從圓形測量光斑收集能量並聚焦在探測器上，光學解析度定義為紅外測溫儀到物體的距離與被測光斑尺寸之比（D:S）。比值越大，紅外測溫儀的解析度越好，且被測光斑尺寸也就越小。雷射瞄準，只有用以幫助瞄準在測量點上。紅外光學的最新改進是增加了近焦特性,可對小目標區域提供精確測量，還可防止背景溫度的影響。視場，確保目標大於紅外測溫儀測量時的光斑尺寸，目標越小，就應離它越近。當精度特別重要時，要確保目標至少2倍於光斑尺寸。
紅外測溫儀工作原理
了解紅外測溫儀的工作原理、技術指標、環境工作條件及操作和維修等是用戶正確地選擇和使用紅外測溫儀的基礎。紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯集其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學零件以及位置決定。紅外能量聚焦在光電探測儀上並轉變為相應的電信號。該信號經過放大器和信號處理電路按照儀器內部的算法和目標發射率校正後轉變為被測目標的溫度值。除此之外，還應考慮目標和測溫儀所在的環境條件，如溫度、氣氛、污染和干擾等因素對性能指標的影響及修正方法。
一切溫度高於絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布——與它的表面溫度有著十分密切的關係。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的客觀基礎。
黑體輻射定律：黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其表面的發射率為1。應該指出，自然界中並不存在真正的黑體，但是為了弄清和獲得紅外輻射分布規律，在理論研究中必須選擇合適的模型，這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型，從而導出了普朗克黑體輻射的定律，即以波長表示的黑體光譜輻射度，這是一切紅外輻射理論的出發點，故稱黑體輻射定律。
物體發射率對輻射測溫的影響：自然界中存在的實際物體，幾乎都不是黑體。所有實際物體的輻射量除依賴於輻射波長及物體的溫度之外，還與構成物體的材料種類、製備方法、熱過程以及表面狀態和環境條件等因素有關。因此，為使黑體輻射定律適用於所有實際物體，必須引入一個與材料性質及表面狀態有關的比例係數，即發射率。該係數表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小於1的數值之間。根據輻射定律，只要知道了材料的發射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。
影響發射率的主要因紗在：材料種類、表面粗糙度、理化結構和材料厚度等。
當用紅外輻射測溫儀測量目標的溫度時首先要測量出目標在其波段範圍內的紅外輻射量，然後由測溫儀計算出被測目標的溫度。單色測溫儀與波段內的輻射量成比例；雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。
紅外系統：紅外測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上並轉變為相應的電信號。該信號經過放大器和信號處理電路，並按照儀器內療的算法和目標發射率校正後轉變為被測目標的溫度值。
紅外測溫儀性能
紅外測溫儀是通過接收目標物體發射、反射和傳導的能量來測量其表面溫度。測溫儀內的探測元件將採集的能量信息輸送到微處理器中進行處理，然後轉換成溫度讀數顯示。在帶雷射瞄準器的型號中，雷射瞄準器只做瞄準使用。其性能說明如表1。北京紅外時代研發的 PT、TI系列攜帶型測溫儀測溫範圍 -20℃--400℃ 顯示解析度 0.1℃(<199.1℃時 )
攜帶型紅外測溫儀
精度 23 ℃時±1% 工作環境溫度範圍 0--50 ℃
重複性 23 ℃時±1% 相對濕度 30 ℃時 10—95%
回響時間 500ms 電源 9V
回響光譜 7 -18micron 尺寸 137 × 41 × 196mm
最大值顯示 Have 重量 270g
發射率 0.95Preset
表1紅外測溫儀性能 為了獲得精確的溫度讀數，測溫儀與測試目標之間的距離必須在合適的範圍之內，所謂“光點尺寸”（spot size）就是測溫儀測量點的面積。您距離目標越遠，光點尺寸就越大。距離與光點尺寸的比率，或稱D：S。
測量距離與光點尺寸
在定測量距離時，應確保目標直徑等於或大於受測的光點尺寸。4.紅外測溫儀正確選擇
選擇紅外測溫儀可分為3個方面：
（1）性能指標方面，如溫度範圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、視窗、顯示和輸出、回響時間、保護附屬檔案等；
（2）環境和工作條件方面，如環境溫度、視窗、顯示和輸出、保護附屬檔案等；
（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生一定的影響。
隨著技術和不斷發展，紅外測溫儀最佳設計和新進展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器，擴大了選擇餘地。其他選擇方面，如使用方便、維修和校準性能以及價格等。在選擇測溫儀型號時應首先確定測量要求，如被測目標溫度，被測目標大小，測量距離，被測目標材料，目標所處環境，回響速度，測量精度，用攜帶型還是線上式等等；在現有各種型號的測溫儀對比中，選出能夠滿足上述要求的儀器型號；在諸多能夠滿足上述要求的型號中選擇出在性能、功能和價格方面的最佳搭配。
確定測溫範圍
確定測溫範圍：測溫範圍是測溫儀最重要的一個性能指標。如紅外時代產品覆蓋範圍為-40℃-+3000℃，但這不能由一種型號的紅外測溫儀來完成。每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫範圍。因此，用戶的被測溫度範圍一定要考慮準確、周全，既不要過窄，也不要過寬。根據黑體輻射定律，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射率誤差所引起的輻射能量的變化，因此，測溫時應儘量選用短波較好。一般來說，測溫範圍越窄，監控溫度的輸出信號解析度越高，精度可靠性容易解決。測溫範圍過寬，會降低測溫精度。例如，如果被測目標溫度為1000攝氏度，首先確定線上式還是攜帶型，如果是攜帶型。滿足這一溫度的型號很多，如TI213或TI315。
攜帶型紅外測溫儀
確定目標尺寸
紅外測溫儀根據原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀（輻射比色測溫儀）。對於單色測溫儀，在進行測溫時，被測目標面積應充滿測溫儀視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小於視場，背景輻射能量就會進入測溫儀的視聲符支幹擾測溫讀數，造成誤差。相反，如果目標大於測溫儀的視場，測溫儀就不會受到測量區域外面的背景影響。對於比色測溫儀，其溫度是由兩個獨立的波長帶內輻射能量的比值來確定的。因此當被測目標很小，不充滿視場，測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋，對輻射能量有衰減時，都不對測量結果產生重大影響。對於細小而又處於運動或震動之中的目標，比色測溫儀是最佳選擇。這是由於光線直徑小，有柔性，可以在彎曲、阻擋和摺疊的通道上傳輸光輻射能量。
對於紅外時代雙色測溫儀，其溫度是由兩個獨立的波長帶內輻射能量的比值來確定的。因此當被測目標很小，沒有充滿現場，測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時，都不會對測量結果產生影響。甚至在能量衰減了95%的情況下，仍能保證要求的測溫精度。對於目標細小，又處於運動或振動之中的目標；有時在視場內運動，或可能部分移出視場的目標，在此條件下，使用雙色測溫儀是最佳選擇。如果測溫儀和目標之間不可能直接瞄準，測量通道彎曲、狹小、受阻等情況下，雙色光纖測溫儀是最佳選擇。這是由於其直徑小，有柔性，可以在彎曲、阻擋和摺疊的通道上傳輸光輻射能量，因此可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標。
確定距離係數（光學解析度）
距離係數由D：S之比確定，即測溫儀探頭到目標之間的距離D與被測目標直徑之比。如果測溫儀由於環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，就應選擇高光學解析度的測溫儀。光學解析度越高，即增大D：S比值，測溫儀的成本也越高。Raytek紅外測溫儀D：S的範圍從2：1（低距離係數）到高於300：1（高距離係數）。如果測溫儀遠離目標，而目標又小，就應選擇高距離係數的測溫儀。對於固定焦距的測溫儀，在光學系統焦點處為光斑最小位置，近於和遠於焦點位置光斑都會增大。存在兩個距離係數。因此，為了能在接近和遠離焦點的距離上準確測溫，被測目標尺寸應大於焦點處光斑尺寸，變焦測溫儀有一個最小焦點位置，可根據到目標的距離進行調節。增大D：S，接收的能量就減少，如不增大接收口徑，距離係數D：S很難做大，這就要增加儀器成本。
4.4確定波長範圍
目標材料的發射率和表面特性決定測溫儀的光譜相應波長對於高反射率合金材料，有低的或變化的發射率。在高溫區，測量金屬材料的最佳波長是近紅外，可選用0.8～1.0μm。其他溫區可選用1.6μm,2.2μm和3.9μm。由於有些材料在一定波長上是透明的，紅外能量會穿透這些材料，對這種材料應選擇特殊的波長。如測量玻璃內部溫度選用1.0μm，2.2μm和3.9μm（被測玻璃要很厚，否則會透過）波長；測玻璃表面溫度選用5.0μm；測低溫區選用8～14μm為宜。如測量聚乙烯塑膠薄膜選用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。
攜帶型紅外測溫儀
確定回響時間
回響時間表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應速度，定義為到達最後讀數的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的時間常數有關。紅外時代新型紅外測溫儀回響時間可達1ms。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，要選用快速回響紅外測溫儀，否則達不到足夠的信號回響，會降低測量精度。然而，並不是所有套用都要求快速回響的紅外測溫儀。對於靜止的或目標熱過程存在熱慣性時，測溫儀的回響時間就可以放寬要求了。因此，紅外測溫儀回響時間的選擇要和被測目標的情況相適應。確定回響時間，主要根據目標的運動速度和目標的溫度變化速度。對於靜止的目標或目標參在熱慣性，或現有控制設備的速度受到限制，測溫儀的回響時間就可以放寬要求了。
信號處理功能
鑒於離散過程（如零件生產）和連續過程不同，所以要求紅外測溫儀具有多信號處理功能（如峰值保持、谷值保持、平均值）可供選用，如測溫傳送帶上的瓶子時，就要用峰值保持，其溫度的輸出信號傳送至控制器內。否則測溫儀讀出瓶子之間的較低的溫度值。若用峰值保持，設定測溫儀回響時間稍長於瓶子之間的時間間隔，這樣至少有一個瓶子總是處於測量之中。
環境條件
測溫儀所處的環境條件對測量結果有很大影響，應予考慮並適當解決，否則會影響測溫精度甚至引起損壞。當環境溫度高，存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下，可選用廠商提供的保護套、水冷卻、空氣冷卻系統、空氣吹掃器等附屬檔案。這些附屬檔案可有效地解決環境影響並保護測溫儀，實現準確測溫。在確定附屬檔案時，應儘可能要求標準化服務，以降低安裝成本。當在噪聲、電磁場、震動或難以接近環境條件下，或其他惡劣條件下，煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信信號時，光纖雙色測溫儀是最佳選擇。比色測溫儀是最佳選擇。在噪聲、電磁場、震動和難以接近的環境條件下，或其他惡劣條件時，宜選擇光線比色測溫儀。
在密封的或危險的材料套用中（如容器或真空箱），測溫儀通過視窗進行觀測。材料必須有足夠的強度並能通過所用測溫儀的工作波長範圍。還要確定操作工是否也需要通過視窗進行觀察，因此要選擇合適的安裝位置和視窗材料，避免相互影響。在低溫測量套用中，通常用Ge或Si材料作為視窗，不透可見光，人眼不能通過視窗觀察目標。如操作員需要通過視窗目標，應採用既透紅外輻射又透過可見光的光學材料，如應採用既透紅外輻射又透過可見光的光學材料，如ZnSe或BaF2等作為視窗材料。
當測溫儀工作環境中存在易燃氣體時，可選用本徵安全型紅外測溫儀，從而在一定濃度的易燃氣體環境中進行安全測量和監視。
在環境條件惡劣複雜的情況下，可以選擇測溫頭和顯示器分開的系統，以便於安裝和配置。可選擇與現行控制設備相匹配的信號輸出形式。
紅外測溫儀的標定
紅外測溫儀必須經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測溫超差，則需退回廠家或維修中心重新用黑鐵爐標定。校驗簡單地說就是看準不準了，或者不準了如何讓它變準。計量部門有檢驗報告、校準證書兩種：
1、檢驗報告：就是對（你）指定的溫度點進行檢測，按照產品標準給出判據，合格或不合格。
2、校準證書：就是對（你）指定的溫度點進行檢測，給出標準溫度與你的產品實際讀數的對照值。
對於用戶來講，“校準證書”更好些。但這兩種證書都不能讓有了偏差的產品變準。要變準，特別是紅外線測溫儀，只有生產廠家才能做到，專業上稱之為“標定”。
另外，如果說是線上式紅外線測溫儀，是可以通過其它方式來“校驗”的。
