(1)性能指標(biāo)方面,如:
測溫范圍:每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范圍,既不要過窄,也不要過寬,一般來說,測溫范圍越窄,監(jiān)控溫度的輸出信號分辨率越高,精度可靠性容易解決。測溫范圍過寬,會降低測溫精度
工作波長:根據(jù)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,測溫時應(yīng)盡量選用短波較好,但是還必須結(jié)合被檢測對象考慮發(fā)射率的因素:
目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測溫儀的光譜相應(yīng)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zuijia波長是近紅外,可選用0.8~1.0μm。其他溫區(qū)可選用1.6、2.2和3.9μm。由于有些材料在一定波長上是透明的,紅外能量會穿透這些材料,對這種材料應(yīng)選擇特殊的波長,如測量玻璃內(nèi)部溫度選用波長1.0、2.2和3.9μm(被測玻璃要很厚,否則會透過);測玻璃表面溫度選用5.0μm;測低溫區(qū)選用8~14μm為宜,又如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm,聚酯類選用4.3或7.9μm,厚度超過0.4mm的選用8~14μm,如測火焰中的CO用窄帶4.64μm,測火焰中的NO2用4.47μm等。
光點(diǎn)尺寸:測溫儀測量點(diǎn)的面積稱為“光點(diǎn)尺寸”(spot size),為了獲得的溫度讀數(shù),測溫儀與測試目標(biāo)之間的距離必須有合適的范圍,距離目標(biāo)越遠(yuǎn),光點(diǎn)尺寸就越大。因此在應(yīng)用中要注意距離與光點(diǎn)尺寸的比率,或稱D:S。在確定測量距離時,應(yīng)注意使目標(biāo)直徑等于或大于受測的光點(diǎn)尺寸。如果目標(biāo)小于受測的光點(diǎn)尺寸,則測溫儀將同時在測量背景物體的溫度,從而降低了讀數(shù)的性。
紅外測溫儀根據(jù)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(jìn)行測溫時,被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿測溫儀視場。一般建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場,背景輻射能量就會進(jìn)入測溫儀的視場干擾測溫讀數(shù),造成誤差。對于雙色測溫儀,其溫度是由兩個獨(dú)立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小,不能充滿視場,測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋,對輻射能量有衰減時,都不會對測量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。對于細(xì)小而又處于運(yùn)動或震動之中的目標(biāo),有時在視場內(nèi)運(yùn)動,或可能部分移出視場的目標(biāo),在此條件下,使用雙色測溫儀將更為適宜。如果測溫儀和目標(biāo)之間不可能直接瞄準(zhǔn),測量通道彎曲、狹小、受阻等情況下,選用雙色光纖測溫儀是適宜的。這是由于其直徑小,有柔性,可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量,因此可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標(biāo)。
距離系數(shù)(光學(xué)分辨率)由D:S之比確定,即測溫儀探頭到目標(biāo)之間的距離D與光點(diǎn)直徑之比。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處,而又要測量小的目標(biāo),就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀,光學(xué)分辨率越高,亦即增大了D:S比值。如果測溫儀遠(yuǎn)離目標(biāo),而目標(biāo)又小,就應(yīng)選擇高距離系數(shù)的測溫儀。對于固定焦距的測溫儀,在光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)處為光斑zui小位置,近于和遠(yuǎn)于焦點(diǎn)位置光斑都會增大。存在兩個距離系數(shù)。因此,為了能在接近和遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的距離上準(zhǔn)確測溫,被測目標(biāo)尺寸應(yīng)大于焦點(diǎn)處光斑尺寸,變焦測溫儀有一個zui小焦點(diǎn)位置,可根據(jù)到目標(biāo)的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。增大D:S,接收的能量就減少,如不增大接收口徑,距離系數(shù)D:S很難做大。
響應(yīng)時間:表示紅外測溫儀對被測溫度變化的反應(yīng)速度,定義為到達(dá)zui后讀數(shù)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(shù)有關(guān)。如果目標(biāo)的運(yùn)動速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時,要選用快速響應(yīng)紅外測溫儀,否則達(dá)不到足夠的信號響應(yīng),會降低測量精度。對于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時,測溫儀的響應(yīng)時間則可以放寬要求。因此,紅外測溫儀響應(yīng)時間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相適應(yīng),主要根據(jù)目標(biāo)的運(yùn)動速度和目標(biāo)的溫度變化速度。對于靜止的目標(biāo)或目標(biāo)參在熱慣性,或現(xiàn)有控制設(shè)備的速度受到限制,測溫儀的響應(yīng)時間就可以放寬要求。
信號處理功能:鑒于離散過程(如零件生產(chǎn))和連續(xù)過程不同,要求紅外測溫儀應(yīng)具有多種信號處理功能(如峰值保持、谷值保持、平均值),如測量傳送帶上的瓶子溫度時,就要用峰值保持功能將其溫度的輸出信號傳送至控制器內(nèi),否則測溫儀會讀出瓶子之間的較低的溫度值。若用峰值保持,則應(yīng)設(shè)置測溫儀響應(yīng)時間稍長于瓶子之間的時間間隔,這樣至少有一個瓶子總是處于測量之中。
(2)環(huán)境和工作條件方面,如:
保護(hù)附件:測溫儀所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響,如不適當(dāng)解決,將會影響測溫精度甚至引起損壞。當(dāng)環(huán)境溫度高,存在灰塵、煙霧和蒸汽的條件下,可選用廠商提供的保護(hù)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(hù)測溫儀,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測溫。當(dāng)在噪聲、電磁場、震動或難以接近環(huán)境條件下,或其他惡劣條件下,煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信信號時,較適宜的是選用光纖雙色測溫儀。
窗口材料:在密封的或危險的材料應(yīng)用中(如容器或真空箱),測溫儀需要通過窗口進(jìn)行觀測。窗口材料必須有足夠的強(qiáng)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(jìn)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(yīng)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(biāo)。如操作員需要通過窗口觀測目標(biāo),應(yīng)采用既透紅外輻射又透過可見光的光學(xué)材料,如ZnSe或BaF2等作為窗口材料。
當(dāng)測溫儀工作環(huán)境中存在易ran氣體時,可選用安全型紅外測溫儀在一定濃度的易ran氣體環(huán)境中進(jìn)行安全測量和監(jiān)視。
在環(huán)境條件惡劣復(fù)雜的情況下,可選擇測溫頭和顯示器分開的系統(tǒng)以便于安裝和配置及選擇與現(xiàn)行控制設(shè)備相匹配的信號輸出形式。
(3)其他選擇方面,如操作簡單、使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價格等。
例如便攜式紅外測溫儀,這是一種集測溫和顯示輸出為一體的小型、輕便、由人攜帶進(jìn)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,有的還可通過遙控或通過計(jì)算機(jī)軟件程序操作。
注意:紅外輻射測溫儀必須經(jīng)過標(biāo)定才能使它正確地顯示出被測目標(biāo)的溫度。如果所用的測溫儀在使用中出現(xiàn)測溫超差,則需退回廠家或維修中心重新標(biāo)定。