红外线测温仪
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一、背景应用

双色红外测温仪的应用

双色红外测温仪又名比色红外测温仪。

在工业领域,温度监测是生产过程中极其重要的组成部分。红外测温仪通过测量物体表

面发出的红外线能量来得到物体表面温度。通常用于测量运动的、不可接触的对象,也可用

于温度极高的物体的测温。双色测温仪比单色测温仪有突出的优点。在极其恶劣的条件下,

双色测温仪均能保证精确的温度测量。特别是在接收能量衰减的情况下,双色测温仪仍能保

持高精度。因此,双色测温仪具有极其广泛的应用前景。在下述工况下,应当选用双色红外

测温仪:

1.大气中有灰尘、烟雾、蒸汽和粒子;

2.窗口和透镜不清洁;

3.仪器视场局部受阻或遮挡;

4.目标不能充满视场;

5.运动或振动的物体。

二、技术讲解

双色红外测温仪工作原理(技术原理)

区别于普通红外测温仪,双色红外测温仪含有两个波段红外探测器。比色红外测温仪由

光学系统、分色片或滤光片、红外探测器、信号处理器以及显示输出部分组成,红外辐射聚焦到双波段滤光片红

外探测器上,红外辐射能分成两个波段。通过每个滤光

片的红外辐射被两个独立的红外探测器接收并转换成电信号,然后得到两个信号的比值,给

出测温数据并显示输出。双色测温仪是测量物体在两个不同光谱范围发出的辐射度,并由这

两个辐射度之比换算成物体的温度。在原理上根本不同于单色测温仪。

双色测温仪的关键在于两个波段的选择。选择原则为:两个波段的信号比值对温度的变

化敏感,当温度有较小变化时,而两个波段内信号的比值仍然较大,这样就会使仪器有较大

的温度分辨率。

下面给出双色测温仪的基本方程为:

T=B/[A+Log(e l/e2)一 Log(E l/E2)]

式中 T—— 目标的温度

el——第一波段内目标的发射率

e2——第二波段内目标的发射率

El——第一波段内目标的能量

E2——第二波段内目标的能量

A 和 B——标定常数

上述方程中的两个比值 el/e2 和 El/E2,对了解双色测温仪的优越性是很重要的。

第一个比值 el/e2 是两个波段内目标发射率的比值,并称之为双色测温仪的坡度。发

射率不随波长变化的目标称为灰体,对这类目标,发射率的比值为 1,其对数值为零。有些

目标,其发射率随波长变化,称之为非灰体,其发射率比值将偏离 l。因而要设置双色测温

仪的坡度,范围为 0.85-1.15。

第二个比值 El/E2 是两个探测器信号的比值,探测器信号正比于所接收到的目标的红

外辐射。对于单色测温仪,主要通过测量能量得到温度值。如果目标未充满仪器视场,接收

到的能量就会发生变化。因此,对于单色测温仪,要保证测温精度,目标必须充满仪器的视

场。对于双色测温仪,如果目标不充满视场,达到每个探测器的能量也有变化。但是,仪器

接收能量的变化对每个探测器是相同的,这表明能量的比值是相同的。因此,目标不需要充

满双色测温仪的视场就能保证精确测温。由于大气条件,如灰尘、烟雾、粒子的存在,使仪

器接收的能量受到衰减时,双色测温仪仍能准确测温,因为衰减在两个波段内是相同的。

三、案例应用

GX纳米材料有限公司主要生产纳米镍粉。金属镍加热后汽化,然后冷却得到纳米镍粉。

金属镍加热采用电弧加热,温度要达到 2400℃。加热炉属于密封设备。由于炉内液态镍的

温度对产量和能耗影响非常大,因而实时监控炉内液态镍温度就尤为重要。传统的接触式测

量方式不能够直接测量镍溶液的温度。由于炉体密封,只在炉顶和上侧开有观察窗口,观察

窗口材料为玻璃,因而普通红外测温仪不能够准确测量。

有鉴于此,我们考虑使用双色红外测温仪,将双色红外测温仪测得的温度数据集成到整

套系统的控制当中去,优化生产,提高效益。

四、结论

我们使用TI51MD双色红外测温仪 透过顶部观察窗口测量液态镍,实际测量温度 2390℃左右,与理论温

度 2400℃非常接近。给现场操作人员很好的判断依据,因而得到了客户的认可。

我们可以看出在有灰尘、需要透过玻璃的环境下,双色红外测温仪可以精确测量物体的

温度而不受干扰,完全避免单色测温仪的问题。为我们在工业下非接触测温开辟了崭新的途

径。