環境溫度對紅外測溫儀的影響

付廣超

摘 要：在現代工業生產中，溫度測量在監測中起著重要作用。其中包括紅外測溫技術，它們在制造、產品質量控制和在線設備跟蹤方面發揮著重要作用，探測范圍廣泛采用紅外測溫儀，因為它具有非接觸測量、大尺寸測量、快速溫度測量和高靈敏度等優點。

關鍵詞：環境溫度;紅外測溫儀;影響

紅外測溫是紅外技術作為新技術和方法發展的結果。是研究紅外射線產生、傳輸、轉換、發現和應用的科學技術。近幾十年來，紅外測溫在產品質量控制和監控、在線設備故障排除、安全性和能效方面發揮著重要作用。它被用于電力、食品加工、冶金、石油工業、醫藥和科學研究等許多領域。

一、紅外測溫儀的特點

紅外測溫儀是由光學系統、探測設備、信號放大器、處理和視頻傳遞組成的。光學系統會接收視場的紅外線輻射，紅外輻射聚焦于光學傳感器，并將其轉化為相應的電信號。該信號被轉換為目標溫度的測量值，并用儀器中的算法和目標發射率進行校準，具有以下特性：

1.非接觸性：所測體不得接觸，且所測體的溫度狀態（場）不得受到影響。

2.寬度測量：紅外測溫儀溫度測量可在零下10到3000攝氏度之間。但請注意，某些紅外測溫儀監測端口類型具有一定的溫度范圍。溫度測量范圍越窄，溫度輸出分辨率越高，溫度測量越精確。溫度范圍越寬，溫度測量精度就越低。

3.高靈敏度：紅外輻射具有較高的分辨率，因為光能傳遞性能根據輻射方法變化很大，除非體溫變化很大。

4快速響應：I紅外測溫儀的響應時間取決于燈光信號的時間常數、信號處理電路和顯示系統。紅外測溫儀的響應時間最長為1毫秒，遠高于接觸溫度測量。當需要快速溫度測量時，此方法更易于使用。

二、紅外測溫儀工作原理

紅外測溫儀接收物體自己發射的看不見的紅外線輻射。紅外線輻射是電磁波譜中的一部分，包括電磁波、微波、紫外線、R射線和x射線。可見光線和電磁波之間，存在于這個區域的紅外線。紅外線的長度為0.78-100μm。事實上，（0.78-14）μm通常用于測量紅外溫度。根據波長范圍分為紅外、紅外輻射、遠程基礎設施和遠程基礎設施。紅外輻射是自然界最常見的電磁輻射之一。在傳統環境中，每個物體都會產生自己的分子運動以及原子和原子不斷發射熱量的不規則運動。分子和原子移動的越多，輻射就越大。相反，輻射功率越低。溫度高于零的所有物體連續向周圍空間發射紅外線。物體的紅外輻射特性：輻射功率的大小和沿波長分布與體的表面溫度密切相關。因此，物體發射的紅外強度本身準確地測量了物體表面溫度，為測量物體的紅外輻射能力提供了客觀的基礎。這是相同溫度和波長下實體物體單色與黑體輻射的比率，因此也稱為比輻射率。代表性體的輻射能力是一個重要的熱參數。發射速度越高，物體發出的輻射量就越大。大多數有機或金屬表面的發射率介于0.85和0.98之間。對于光潔的金屬表面或拋光對象，發射率較低。因此，發射率的主要因素是材料類型、表面加工、物理化學結構和材料厚度。用紅外輻射溫度計測量目標溫度時，首先測量目標段的紅外輻射，然后用溫度計算得出目標溫度。單色溫度計相對于波段內輻射成比例;雙色測溫值與兩個波段的輻射成正比。紅外測溫儀由光學系統、檢測單元和信號處理組成。光學系統的主要功能是采集測量的放射性，并與紅外傳感器結合。紅外線感應器被用來將電源線向電信號轉換。電信號處理的主要功能是加固微弱的信號，以便能夠顯示或記錄實測溫度。為了使紅外輻射閥具有較高的輸出信號，該裝置必須具有較高的相對光學直徑，即具有較高靈敏度的探測器，可采取發射率校正、環境溫度補償和精密溫度校準等措施來提高紅外測溫儀精度。

三、如何精確測量環境溫度

紅外測溫儀通常使用熱敏電阻來測量環境溫度并安裝在紅外傳感器中。環境溫度通常使用以下方法進行精確測量：

1.避免熱污染對傳感器熱阻的影響。例如，另一物體或測量物體的操作人員的溫度或輻射源。

2.處理輸入信號采用微處理器和數字電路。

3.分別處理電壓和熱敏電阻信號（電壓）。

4.由于影響熱阻的參數值被視為常數（10到45℃），因此只需更校正標稱值（通常為25℃）。

5.校正系數是通過測量規定溫度下的熱阻和查表法確定的。表之間的間隔通常不超過2.56℃，并且使用線性插值。

6.在生產校準過程中，每個傳感器的熱阻通過溫度校正。

7.由于熱敏電阻和溫度有遲滯，當環境溫度變化過快時，可以使用軟件來解決測量誤差。

四、使用紅外測溫儀如何確保測溫精度

對于便攜式UX系列紅外測溫儀，應注意透鏡和被測物對象之間的光路上沒有任何水滴、灰塵、煙、蒸汽或其他異物。如果這是不可避免的，則可以通過修正發射率、峰值或平均測量等功能來改進測量。環境熱輻射源：不能直接太陽光、火或其他熱輻射不得穿透被測物體和測溫儀的反射玻璃，從而干擾測量，導致溫度指示器過高或不穩定。視場范圍：對于單色度量，目標必須填充度量的視場范圍，否則度量將很低。雙色測量不需要此功能。發射率：測量物體表面發射（單色測量）或發射（雙色測量）的可能精度。根據測量對象的實際溫度調整測量。對于吸收儀器工作軸中峰值的物體（選擇性吸收），不能用雙色測量，只能用單色測量。

概括地說，解決環境溫度對紅外測量的影響是一個非常復雜的過程和系統。因此，每個紅外測溫儀都必須有自己的檢驗報告或數據，說明其制造過程的復雜性和高昂成本。

參考文獻：

[1]晏云.非接觸式紅外測溫原理及誤差分析[J].計量技術，2019（1）：23-25.

[2]曾譽華.紅外測溫儀——工作原理及誤差分析[J].傳感器世界，2019（2）：32-35.

[3]崔飛.紅外測溫儀的原理與實際應用指南[J].自動化與儀器儀表，2019（6）：103-104.

[4]張賽明.距離對紅外熱像儀測溫精度的影響及誤差修正[J].紅外，2019，32（2）：24-28.

[5]張兵祥.紅外測溫過程中測試距離對測溫精度的影響分析[J].自動化與儀器儀表，2019（7）：45-47.

[6]廖佳.紅外測溫精度的影響因素及補償方法的研究[J].紅外技術，2019，39（2）：173-177.

[7]鄭梅.紅外測溫技術及在鋼鐵生產中的應用[J].工業加熱，2019，34（3）：25-29.