Comprender el principio de funcionamiento, los indicadores técnicos, las condiciones ambientales de trabajo, el funcionamiento y el mantenimiento de los termómetros externos ayuda a los usuarios a elegir y utilizar los termómetros infrarrojos correctamente.
Todos los objetos con una temperatura superior al cero absoluto emiten constantemente energía de radiación infrarroja al espacio circundante. Las características de la radiación infrarroja de un objeto (el tamaño de la energía de la radiación y su distribución por longitud de onda) están estrechamente relacionadas con la temperatura de su superficie. Por lo tanto, midiendo la energía infrarroja irradiada por el propio objeto, se puede medir con precisión la temperatura de su superficie. Esta es la base objetiva en la que se basa la medición de la temperatura de la radiación infrarroja.
1. Ley de radiación del cuerpo negro:
Un cuerpo negro es un radiador idealizado que absorbe energía radiante de todas las longitudes de onda y no tiene reflexión ni transmisión de energía. Su tasa de emisión es 1. Cabe señalar que no existe un cuerpo negro real en la naturaleza, pero para aclarar y obtener la ley de distribución de la radiación infrarroja, se debe seleccionar un modelo apropiado en la investigación teórica: el modelo de oscilador cuantificado de la radiación de la cavidad corporal propuesto. por Planck, derivando así la ley de Planck de la radiación del cuerpo negro, es decir, la radiación espectral del cuerpo negro expresada en longitud de onda, es el punto de partida de todas las teorías de la radiación infrarroja, por eso se la llama ley de radiación del cuerpo negro.
2. El impacto de la emisividad de los objetos en la medición de la temperatura de la radiación:
Casi todos los objetos reales que existen en la naturaleza no son cuerpos negros. La cantidad de radiación de todos los objetos reales depende no sólo de la longitud de onda de la radiación y la temperatura del objeto, sino también del tipo de material, método de preparación, proceso térmico, estado de la superficie y condiciones ambientales del objeto. Por lo tanto, para que la ley de radiación del cuerpo negro sea aplicable a todos los objetos reales, se debe introducir un coeficiente proporcional relacionado con las propiedades del material y el estado de la superficie, es decir, la emisividad. Este coeficiente representa qué tan cerca está la radiación térmica de un objeto real de la radiación del cuerpo negro, y su valor está entre cero y un valor menor que 1. Según la ley de la radiación, siempre que conozcas la emisividad del material, podrás conocer las características de la radiación infrarroja de cualquier objeto.
3. Los principales factores que afectan a la emisividad son:
Tipo de material, rugosidad de la superficie, estructura física y química y espesor del material, etc.
Cuando se utiliza un termómetro de radiación infrarroja para medir la temperatura de un objetivo, primero se debe medir la cantidad de radiación infrarroja del objetivo dentro de su rango de banda, y luego la temperatura del objetivo medido se calcula mediante el termómetro. Un termómetro de un solo color es proporcional a la cantidad de radiación dentro de la banda: un termómetro de dos colores es proporcional a la relación entre la cantidad de radiación en las dos bandas.
4. Sistema de infrarrojos:
El termómetro infrarrojo consta de un sistema óptico, un detector fotoeléctrico, un amplificador de señal, un procesamiento de señal, una salida de pantalla y otras partes. El sistema óptico reúne la energía de la radiación infrarroja objetivo dentro de su campo de visión, y el tamaño del campo de visión está determinado por las partes ópticas del termómetro y su posición. La energía infrarroja se concentra en el fotodetector y se convierte en la correspondiente señal eléctrica. La señal pasa a través del amplificador y el circuito de procesamiento de señal y se convierte en el valor de temperatura del objetivo medido después de la corrección de acuerdo con el algoritmo de tratamiento interno del instrumento y la emisividad del objetivo.
8. La selección de termómetros infrarrojos se puede dividir en varios aspectos
Indicadores de rendimiento, como rango de temperatura, tamaño del punto, longitud de onda de trabajo, precisión de la medición, tiempo de respuesta, etc.; el medio ambiente y las condiciones de trabajo, como la temperatura ambiente, la ventana, la pantalla y la salida, los accesorios de protección, etc., otros aspectos de la selección, como la facilidad de uso, el mantenimiento y el rendimiento de calibración, y el precio, también tienen un cierto impacto en la elección del termómetro. Con el continuo desarrollo de la tecnología, los mejores diseños y los nuevos avances en termómetros infrarrojos han brindado a los usuarios diversos instrumentos funcionales y multipropósito, ampliando sus opciones.
1. Determine el rango de medición de temperatura:
El rango de medición de temperatura es el indicador de rendimiento más importante del termómetro. Por ejemplo, el producto de termómetro infrarrojo HT305 cubre un rango de -50 °C a 1050 °C, pero esto no se puede lograr con un solo tipo de termómetro infrarrojo. Cada modelo de termómetro tiene su propio rango de medición de temperatura específico. Por lo tanto, el rango de temperatura medido por el usuario debe considerarse de forma precisa y exhaustiva, ni demasiado estrecho ni demasiado amplio. Según la ley de radiación del cuerpo negro, el cambio en la energía radiante causado por la temperatura en la banda de longitud de onda corta del espectro excederá el cambio en la energía radiada causado por el error de emisividad. Por lo tanto, se debe utilizar la onda corta tanto como sea posible al medir la temperatura. .
2. Determine el tamaño del objetivo:
Los termómetros infrarrojos se pueden dividir en termómetros de un solo color y termómetros de dos colores (termómetros colorimétricos de radiación) según sus principios. Para un termómetro monocromático, al medir la temperatura, el área objetivo medida debe llenar el campo de visión del termómetro. Se recomienda que el tamaño del objetivo medido supere el 50% del campo de visión.
Si el tamaño del objetivo es menor que el campo de visión, la energía de radiación de fondo ingresará a las ramas visual y acústica del termómetro e interferirá con la lectura de la medición de temperatura, provocando errores. Por el contrario, si el objetivo es mayor que el campo de visión del termómetro, el termómetro no se verá afectado por el fondo fuera del área de medición.
Para el termómetro infrarrojo HT305, la temperatura está determinada por la relación de energía radiada en dos bandas de longitud de onda independientes. Por lo tanto, cuando el objetivo medido es pequeño, no llena el sitio y hay humo, polvo u obstrucción en el camino de medición que atenúa la energía de radiación, no afectará los resultados de la medición. Incluso cuando la energía se atenúa en un 95%, se puede garantizar la precisión requerida en la medición de la temperatura. Para objetivos que son pequeños y están en movimiento o vibrando; objetivos que a veces se mueven dentro del campo de visión o pueden salirse parcialmente del campo de visión, en estas condiciones, usar un termómetro de dos colores es la mejor opción. Si es imposible apuntar directamente entre el termómetro y el objetivo, o si el canal de medición es curvo, estrecho o bloqueado, la mejor opción es un termómetro de fibra óptica de dos colores. Esto se debe a su pequeño diámetro y flexibilidad, que puede transmitir energía de radiación óptica a través de canales curvos, bloqueados y plegados, por lo que puede medir objetivos de difícil acceso, que tienen condiciones difíciles o que están cerca de campos electromagnéticos.
3. Determinar la resolución óptica (distancia y sensibilidad)
La resolución óptica está determinada por la relación de D y S, que es la distancia D entre el termómetro y el objetivo y el punto de medición La relación del diámetro S. Si el termómetro debe instalarse lejos del objetivo debido a las condiciones ambientales y es necesario medir objetivos pequeños, se debe seleccionar un termómetro con alta resolución óptica. Cuanto mayor sea la resolución óptica, es decir, cuanto mayor sea la relación D:S, mayor será el coste del termómetro.
4. Determinar el rango de longitud de onda:
La emisividad y las propiedades de la superficie del material objetivo determinan la respuesta espectral o longitud de onda del termómetro. Para materiales de aleación de alta reflectividad, la emisividad es baja o variable. En áreas de alta temperatura, la mejor longitud de onda para medir materiales metálicos es el infrarrojo cercano y se puede utilizar una longitud de onda de 0,18-1,0 μm. Otras zonas de temperatura están disponibles con longitudes de onda de 1,6 μm, 2,2 μm y 3,9 μm. Dado que algunos materiales son transparentes en determinadas longitudes de onda, la energía infrarroja penetrará en estos materiales y se debe seleccionar una longitud de onda especial para este material. Por ejemplo, cuando mida la temperatura interna del vidrio, use longitudes de onda de 10 μm, 2,2 μm y 3,9 μm (el vidrio a medir debe ser muy grueso, de lo contrario se transmitirá cuando mida la temperatura interna del vidrio, use una longitud de onda de 5,0 μm); al medir temperaturas bajas, es apropiado utilizar una longitud de onda de 8-14 μm y, por ejemplo, la longitud de onda de 3,43 μm se utiliza para medir películas de plástico de polietileno y la longitud de onda de 4,3 μm o 7,9 μm se utiliza para poliéster. Si el espesor excede los 0,4 mm, se selecciona la longitud de onda de 8-14 μm, por ejemplo, la longitud de onda de banda estrecha de 4,24-4,3 μm se usa para medir el CO2 en la llama, y la longitud de onda de banda estrecha de 4,64 μm se usa para medir el CO en; la llama, y la longitud de onda de 4,47 μm se utiliza para medir el NO2 en la llama.
5. Determinar el tiempo de respuesta:
El tiempo de respuesta representa la velocidad de respuesta del termómetro infrarrojo al cambio de temperatura medido. Se define como el tiempo necesario para alcanzar el 95% de la temperatura. la energía de la última lectura está relacionada con la constante de tiempo del fotodetector, circuito de procesamiento de señales y sistema de visualización. El tiempo de respuesta del termómetro infrarrojo Huatian Electric Power HT305 es de 250 ms. Esto es mucho más rápido que el método de medición de la temperatura por contacto. Si el objetivo se mueve muy rápido o cuando se mide un objetivo que se calienta rápidamente, se debe utilizar un termómetro infrarrojo de respuesta rápida. De lo contrario, no se logrará una respuesta de señal suficiente y se reducirá la precisión de la medición. Sin embargo, no todas las aplicaciones requieren un termómetro infrarrojo de respuesta rápida. Cuando hay inercia térmica en un proceso térmico estacionario o objetivo, el tiempo de respuesta del termómetro se puede relajar. Por tanto, la elección del tiempo de respuesta del termómetro infrarrojo debe adaptarse a las condiciones del objetivo que se está midiendo.
6. Función de procesamiento de señales:
La medición de procesos discretos (como la producción de piezas) es diferente de los procesos continuos, ya que requiere que los termómetros infrarrojos tengan funciones de procesamiento de señales (como retención de picos, valles). mantener), valor medio). Por ejemplo, al medir la temperatura del vidrio en una cinta transportadora, se debe utilizar la retención de pico y la señal de salida de temperatura se transmite al controlador.
7. Consideración de las condiciones ambientales:
Las condiciones ambientales en las que se encuentra el termómetro tienen un gran impacto en los resultados de la medición y deben ser consideradas y resueltas adecuadamente, de lo contrario la medición de temperatura La precisión se verá afectada. Incluso podría causar daños al termómetro. Cuando la temperatura ambiente es demasiado alta y hay polvo, humo y vapor, se pueden utilizar accesorios como cubiertas protectoras, refrigeración por agua, sistemas de refrigeración por aire y purgas de aire proporcionados por el fabricante. Estos accesorios abordan eficazmente los impactos ambientales y protegen el termómetro para una medición precisa de la temperatura. A la hora de determinar los accesorios se debe solicitar estandarizar los servicios lo más posible para reducir los costos de instalación.
Cuando el humo, el polvo u otras partículas reducen la señal de energía de medición, un termómetro de dos colores es la mejor opción. El termómetro infrarrojo HT305 es la mejor opción en entornos con ruido, campos electromagnéticos, vibraciones o entornos inaccesibles u otras condiciones adversas.
En aplicaciones selladas o con materiales peligrosos (como contenedores o cámaras de vacío), el termómetro observa a través de una ventana. El material debe ser lo suficientemente resistente y atravesar el rango de longitud de onda operativa del termómetro utilizado. También determine si el operador también necesita observar a través de la ventana, así que elija la ubicación de instalación y el material de la ventana adecuados para evitar influencias mutuas. En aplicaciones de medición de baja temperatura, se suelen utilizar materiales de Ge o Si como ventanas, que son opacos a la luz visible y el ojo humano no puede observar el objetivo a través de la ventana. Si el operador necesita pasar a través del objetivo de la ventana, se debe utilizar un material óptico que transmita tanto radiación infrarroja como luz visible, como ZnSe o BaF2, como material de la ventana.
8. Operación simple y fácil de usar:
El termómetro infrarrojo debe ser intuitivo, simple de operar y fácil de usar por parte del operador. Entre ellos, se encuentra el termómetro infrarrojo portátil. Un integrado Es un instrumento de medición de temperatura pequeño, liviano y portátil que integra medición de temperatura y salida de pantalla. Puede mostrar la temperatura y generar diversa información de temperatura en el panel de visualización, y algunos pueden operarse mediante control remoto o programa de software de computadora.
En el caso de condiciones ambientales duras y complejas, puede elegir un sistema con monitores y cabezales medidores de temperatura separados para facilitar la instalación y configuración. Se puede seleccionar la forma de salida de señal que coincida con el equipo de control actual.
9. Calibración del termómetro de radiación infrarroja:
El termómetro de infrarrojos debe estar calibrado para que muestre correctamente la temperatura del objetivo que se está midiendo. Si la medición de temperatura del termómetro utilizado está fuera de tolerancia durante el uso, es necesario devolverlo al fabricante o al centro de mantenimiento para su recalibración.
Respuesta: Huatian Electric Power