便携式红外线测温仪阅读：622

    温度、压力、电流、电压等都是人们所熟悉的基本物理量。在工业领域内对产品的质量、全工艺流程控制等影响很大，这些基本物理量中，对温度的测量和标定相比之下难度要大的多。这是因为温度系统本身的“绝热” 和“热量传输”的影响是十分复杂的，这就造成了温度测量标定统体积大，所需要的稳定时间长，精度很难提高等。并非象压力系统那样只要保证压力传输管路泄漏就可以保证内外压力互不影响，这样就很容易实现压力的快速传输，稳定时间只需几毫秒而测量精度很容易达到万分之几以上。

    再来看看一个高精度和高稳定度的温度测量系统，保证其“绝热”也就是说完全阻止热传输是不可能的。人们通常使一个足够大的体积在其达到热平衡的条件下，认为其内部质量中心处某一小体积的温场梯度足够均衡，这就是为什么温度校准源体积庞大的重要原因。另外，一个温度系统的热传输也是十分复杂的，常常通过热的传导、对流和辐射来完成，可以想象，一下子使其温度突变并达到热平衡几乎是不可能的，这就是常规温度标定源为了保证一定的温场均匀性，器体积大，升、降温时间长，造成工业领域内温度测量系统的检查、维修和标定，费时费力费钱和由于多次拆装温度探头而影响系统的可靠性。

    工业领域希望能有一种小型轻巧象压力校验仪一样的便携式温度校正源（恒温槽），然而这种小型便携的温度校验仪，必须克服由于体积减小而造成的温场均匀性不良和稳定性差的弊端，要使温度升降在较短的时间内达到稳定，必然要有加温和冷却的密切配合，都能使升温降温时间减少，在小型化恒温槽内冷却和加温又影响到温场均匀性，所以综合各方面的因素，达到超小体积而具有一定度，快速升降温的便携式温度校正仪，是温度测量技术领域中多年探索研制渴望得到的现场应用仪器。

    红外测温技术在生产过程中，在产量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近20年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列，并备有各种选件和计算机软件，每一系列中又有各种型号及规格。在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。

    AIKOM公司的超小型温度校正仪，大限度地克服了由于超小型化而带来的技术困难，使用户可以携带到工业现场的每一角落，对其需要检查、维修和标定的温度探头实施现场校验作业，免除将其拆卸取回实验室进行对比标定，又要重新装回原系统的麻烦，可以大大提高工作效率，节约时间，提高设备和系统的可用率，并且为现场自动控制工程师提供了的维修、校验手段。

    AIKOM系列超小型温度校正仪，一改传统的温度校验模式，其应用领域之广泛，遍及工业领域温度测量和标定的每一环节，并提供了一个可调的模拟温度源，对提高工艺流程控制水平、产量保证以及防止工业过程自动保护定值的误动和寻找故障提供了重要的检查手段。特别是对于温度开关的定值检查，可以做到快速准确而方便，其应用领域涉及：

    电力：燃煤发电厂、燃气供热电厂、水电站、核电站、地区供热管网、大型电力变压器的温度保护和信号传送等。

    冶金：铝厂、铜厂、钢厂等。

    石化：采油、输油管路、石化厂、炼油厂。

    一般工业：冷冻机厂、空调厂、冰箱厂、啤酒厂、制药厂、汽车厂。

    温度元件制造厂：铂电阻、热电偶及补偿导线电缆、温度开关、温度传感器制造厂。

    交通运输：机场的飞机维修、大型运输动力系统维修、远洋海运作为在役维修测量手段。

    Aikom产品目前在中国市场推出的主要有二个系列（PD－1000/PD－2000）四种型号。PD－1025特点是采用半导体制冷技术，在摄氏20度环境温度下低温度可以达到－25度，高温能达到 105度。PD－2300的特点是槽体有效尺寸深，加热元件使用24V直流，安全性好和静电影响小，利用机内风扇冷却而不需要外压缩空气，采用锥形槽体和传热套管，热阻极小传热快，温场经过特殊补偿，温度范围为环境温度至摄氏400度。

    PD－2800的特点是可以提供摄氏720度的高温源，升降温速度快，使用方便，操作简单，经济实用，特别适用于工业现场使用。但由于采肒型热电偶作为槽体测温元件，适用于高温而精度要求不高场稀BR>PD－2600是Aikom公司新推出的高精度，高稳定性，高温槽体，标定后的精度为正负0.3摄氏度满量程非线性误差。它还可以通过选购一个软件，用以实现十段可编程升降温速率控制，用来模拟和实现工业现场实际工艺流程。也可以输入1－5V过程电压信号，用以改变槽体控温单元的设定值构成环路控制。总之，它是一台功能强大的计算机程控小型便携式恒温槽，是目前世界上同类产品中性能的代表作。

    采用红外成像检测技术可以对正在运行的设备进行非接触检测，拍摄其温度场的分布、测量任何部位的温度值，据此对各种外部及内部故障进行诊断，具有实时、遥测、直观和定量测温等优点，用来检测发电厂、变电所和输电线路的运转设备和带电设备非常方便、有效。

    （1）性能指标方面，如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、窗口、显示和输出、响应时间、保护附件等；

    （2）环境和工作条件方面，如环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等；

    （3）其他选择方面，如使用方便、维修和校准性能以及价格等，也对测温仪的选择产生一定的影响。

    随着技术和不断发展，红外测温仪佳设计和新进展为用户提供了各种功能和多用途的仪器，扩大了选择余地。其他选择方面，如使用方便、维修和校准性能以及价格等。在选择测温仪型号时应首先确定测量要求，如被测目标温度，被测目标大小，测量距离，被测目标材料，目标所处环境，响应速度，测量精度，用便携式还是在线式等等；在现有各种型号的测温仪对比中，选出能够满足上述要求的仪器型号；在诸多能够满足上述要求的型号中选择出在性能、功能和价格方面的佳搭配。

    3.1确定测温范围

    确定测温范围：测温范围是测温仪重要的一个性能指标。如Raytek（雷泰）产品覆盖范围为-50℃- +3000℃，但这不能由一种型号的红外测温仪来完成。每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围。因此，用户的被测温度范围一定要考虑准确、周全，既不要过窄，也不要过宽。根据黑体辐射定律，在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将由发射率误差所引起的辐射能量的变化，因此，测温时应尽量选用短波较好。一般来说，测温范围越窄，监控温度的输出信号分辨率越高，精度可靠性容易解决。测温范围过宽，会降低测温精度。例如，如果被测目标温度为1000摄氏度，首先确定在线式还是便携式，如果是便携式。满足这一温度的型号很多，如3iLR3，3i2M，3i1M。如果测量精度是主要的，好选用2M或1M型号的，因为如果选用3iLR型，其测温范围很宽，则高温测量性能便差一些；如果用户除测量1000摄氏度的目标外，还要照顾低温目标，那只好选择3iLR3。

    3.2确定目标尺寸

    红外测温仪根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪（辐射比色测温仪）。对于单色测温仪，在进行测温时，被测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射能量就会进入测温仪的视声符支干扰测温读数，造成误差。相反，如果目标大于测温仪的视场，测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。对于比色测温仪，其温度是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。因此当被测目标很小，不充满视场，测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡，对辐射能量有衰减时，都不对测量结果产生重大影响。对于细小而又处于运动或震动之中的目标，比色测温仪是佳选择。这是由于光线直径小，有柔性，可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量。

    对于Raytek（雷泰）双色测温仪，其温度是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。因此当被测目标很小，没有充满现场，测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡对辐射能量有衰减时，都不会对测量结果产生影响。甚至在能量衰减了95%的情况下，仍能保证要求的测温精度。对于目标细小，又处于运动或振动之中的目标；有时在视场内运动，或可能部分移出视场的目标，在此条件下，使用双色测温仪是佳选择。如果测温仪和目标之间不可能直接瞄准，测量通道弯曲、狭小、受阻等情况下，双色光纤测温仪是佳选择。这是由于其直径小，有柔性，可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量，因此可以测量难以接近、条件恶劣或靠近电磁场的目标。

    3.3确定距离系数（光学分辨率）

    距离系数由D：S之比确定，即测温仪探头到目标之间的距离D与被测目标直径之比。如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处，而又要测量小的目标，就应选择高光学分辨率的测温仪。光学分辨率越高，即增大D：S比值，测温仪的成本也越高。Raytek红外测温仪D：S的范围从2：1（低距离系数）到高于300：1（高距离系数）。如果测温仪远离目标，而目标又小，就应选择高距离系数的测温仪。对于固定焦距的测温仪，在光学系统焦点处为光斑小位置，近于和远于焦点位置光斑都会增大。存在两个距离系数。因此，为了能在接近和远离焦点的距离上准确测温，被测目标尺寸应大于焦点处光斑尺寸，变焦测温仪有一个小焦点位置，可根据到目标的距离进行调节。增大D：S，接收的能量就减少，如不增大接收口径，距离系数D：S很难做大，这就要增加仪器成本。

    3.4确定波长范围

    目标材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱相应波长对于高反射率合金材料，有低的或变化的发射率。在高温区，测量金属材料的佳波长是近红外，可选用0.8～1.0μm。其他温区可选用1.6μm,2.2μm和3.9μm。由于有些材料在一定波长上是透明的，红外能量会穿透这些材料，对这种材料应选择特殊的波长。如测量玻璃内部温度选用1.0μm，2.2μm和3.9μm（被测玻璃要很厚，否则会透过）波长；测玻璃表面温度选用5.0μm；测低温区选用8～14μm为宜。如测量聚乙烯塑料薄膜选用3.43μm，聚酯类选用4.3μm或7.9μm，厚度0.4mm的选用8-14μm。如测火焰中的CO用窄带4.64μm，测火焰中的NO2用4.47μm。

    3.5确定响应时间

    响应时间表示红外测温仪对被测温度变化的反应速度，定义为到达后读数的95%能量所需要时间，它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。Raytek（雷泰）新型红外测温仪响应时间可达1ms。这要比接触式测温方法快得多。如果目标的运动速度很快或测量快速加热的目标时，要选用快速响应红外测温仪，否则达不到足够的信号响应，会降低测量精度。然而，并不是所有应用都要求快速响应的红外测温仪。对于静止的或目标热过程存在热惯性时，测温仪的响应时间就可以放宽要求了。因此，红外测温仪响应时间的选择要和被测目标的情况相适应。确定响应时间，主要根据目标的运动速度和目标的温度变化速度。对于静止的目标或目标参在热惯性，或现有控制设备的速度受到限制，测温仪的响应时间就可以放宽要求了。

    3.6信号处理功能

    鉴于离散过程（如零件生产）和连续过程不同，所以要求红外测温仪具有多信号处理功能（如峰值保持、谷值保持、平均值）可供选用，如测温传送带上的瓶子时，就要用峰值保持，其温度的输出信号传送至控制器内。否则测温仪读出瓶子之间的较低的温度值。若用峰值保持，设置测温仪响应时间稍长于瓶子之间的时间间隔，这样至少有一个瓶子总是处于测量之中。

    3.7环境条件考虑

    测温仪所处的环境条件对测量结果有很大影响，应予考虑并适当解决，否则会影响测温精度甚至引起损坏。当环境温度高，存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下，可选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效地解决环境影响并保护测温仪，实现准确测温。在确定附件时，应尽可能要求标准化服务，以降低安装成本。当在噪声、电磁场、震动或难以接近环境条件下，或其他恶劣条件下，烟雾、灰尘或其他颗粒降低测量能量信信号时，光纤双色测温仪是佳选择。比色测温仪是佳选择。在噪声、电磁场、震动和难以接近的环境条件下，或其他恶劣条件时，宜选择光线比色测温仪。

    在密封的或危险的材料应用中（如容器或真空箱），测温仪通过窗口进行观测。材料必须有足够的强度并能通过所用测温仪的工作波长范围。还要确定操作工是否也需要通过窗口进行观察，因此要选择合适的安装位置和窗口材料，避免相互影响。在低温测量应用中，通常用Ge或Si材料作为窗口，不透可见光，人眼不能通过窗口观察目标。如操作员需要通过窗口目标，应采用既透红外辐射又透过可见光的光学材料，如应采用既透红外辐射又透过可见光的光学材料，如ZnSe或BaF2等作为窗口材料。

    当测温仪工作环境中存在易燃气体时，可选用本征安全型红外测温仪，从而在一定浓度的易燃气体环境中进行安全测量和监视。

    在环境条件恶劣复杂的情况下，可以选择测温头和显示器分开的系统，以便于安装和配置。可选择与现行控制设备相匹配的信号输出形式。

    3.8红外辐射测温仪的标定

    红外测温仪必须经过标定才能使它正确地显示出被测目标的温度。如果所用的测温仪在使用中出现测温超差，则需退回厂家或维修中心重新标定。

    红外测温仪是通过接收目标物体发射、反射和传导的能量来测量其表面温度。测温仪内的探测元件将采集的能量信息输送到微处理器中进行处理，然后转换成温度读数显示。在带激光瞄准器的型号中，激光瞄准器只做瞄准使用。其性能说明如表1。

    测温范围　　-32℃--400℃　　显示分辩率　　　0.1℃(<199.1℃时 )

    精度　　　　23 ℃时±1%　　工作环境温度范围　　0--50 ℃

    重复性　　　23 ℃时±1%　　相对湿度　　　　　30 ℃时 10—95%

    响应时间　　500ms　　　　　电源　　　　　　　　9V

    响应光谱　　7 -18micron　　尺寸　　　　　　　137 × 41 × 196mm

    大值显示　Have　　　　　 重量　　　　　　　270g

    发射率　　　0.95Preset　　 防水　　　　　　　　根据消防要求特殊制作

    表1红外测温仪性能

    为了获得的温度读数，测温仪与测试目标之间的距离必须在合适的范围之内，所谓“光点尺寸”（spot size）就是测温仪测量点的面积。您距离目标越远，光点尺寸就越大。右图所示为距离与光点尺寸的比率，或称D：S。在激光瞄准器型测温仪上，激光点在目标中心的上方，有12mm（0.47英寸）的偏置距离。

    测量距离与光点尺寸

    在定测量距离时，应确保目标直径等于或大于受测的光点尺寸。右图所标示的“1号物体”（object 1 ）与测量仪之间的距离正，因为目标比被测光点尺寸略大一些。而“2号物体”距离太远，因为目标小于受测的光点尺寸，即测温仪同在测量背景物体，从而降低了读数的性。

    3.红外测温仪正确选择

    1. 便携式红外线测温仪，是检测和诊断电子设备故障的有效工具。便携式红外线测温仪与一般的测温仪相比，体积更小，操作简单，携带也更加方便。其工作的原理与一般的红外线测温仪相似，将物体发出的红外线所带的辐射能转换为电信号，在根据电信号的大小测定样品的温度。电信号的大小与红外线辐射能有关，而红外线辐射能的大小与样品的温度有关。

    2.了解红外测温仪的工作原理、技术指标、环境工作条件及操作和维修等是用户正确地选择和使用红外测温仪的基础。红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

    一切温度高于零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

    黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。

    物体发射率对辐射测温的影响：自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。

    影响发射率的主要因纱在：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。

    当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温仪与波段内的辐射量成比例；双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。

    红外系统：红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。