選購紅外熱像儀的技巧

2012-11-21 作者：華之慧

紅外熱像儀技術在產品質量控制和監(jiān)測、設備在線故障診斷、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生一定的影響。
隨著技術和不斷發(fā)展，紅外熱像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的紅外熱像儀。
確定目標尺寸：
紅外熱像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)。對于單色測溫儀，在進行測溫時，被測目標面積應充滿熱像儀視場。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，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；測量玻璃內部溫度選用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。
確定響應時間：
響應時間表示紅外熱像儀對被測溫度變化的反應速度，定義為到達最后讀數的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(tǒng)的時間常數有關?，F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，要選用快速響應紅外熱像儀，否則達不到足夠的信號響應，會降低測量精度。然而，并不是所有應用都要求快速響應的紅外熱像儀。對于靜止的或目標熱過程存在熱慣性時，紅外熱像儀的響應時間就可以放寬要求了。因此，紅外熱像儀響應時間的選擇要和被測目標的情況相適應。
環(huán)境條件考慮：
熱像儀所處的環(huán)境條件對測量結果有很大影響，應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，實現準確測溫。在確定附件時，應盡可能要求標準化服務，以降低安裝成本。在密封的或危險的材料應用中(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，應采用既透紅外輻射又透過可見光的光學材料，如應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擇與現行控制設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標定。

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