如何選擇紅外溫度傳感器

選擇紅外溫度傳感器主要從性能指標(biāo)和環(huán)境和工作條件兩方面來加以考慮。其中性能指標(biāo)又包括溫度范圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、響應(yīng)時(shí)間等；

環(huán)境和工作條件則包括環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護(hù)附件等。其它你也可以將使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價(jià)格等方面因素進(jìn)行綜合比較。隨著紅外技術(shù)和不斷發(fā)展,用戶對紅外傳感器有很多種選擇。

一、確定測溫范圍

測溫范圍是傳感器最重要的一個性能指標(biāo)，每種型號的傳感器都有自己特定的測溫范圍。因此,用戶的被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過窄,也不要過寬。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(shí)應(yīng)盡量選用短波較好。

二、確定目標(biāo)尺寸

紅外溫度傳感器根據(jù)原理可分為單色溫度傳感器和雙色溫度傳感器。對于單色溫度傳感器,在進(jìn)行測溫時(shí),被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿傳感器視場。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)入傳感器的視聲符支干擾測溫讀數(shù),造成誤差。相反,如果目標(biāo)大于測溫儀的視場,測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。

雙色溫度傳感器是由兩個獨(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,沒有充滿現(xiàn)場,測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時(shí),都不會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，有的甚至在能量衰減了95%的情況下,仍能保證要求的測溫精度。對于目標(biāo)細(xì)小,又處于運(yùn)動或振動之中的目標(biāo);有時(shí)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,使用雙色溫度傳感器是最佳選擇。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,雙色光纖溫度傳感器是最佳選擇。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)。

三、確定光學(xué)分辨率

光學(xué)分辨率由D與S之比確定,是傳感器到目標(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如果傳感器由于環(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)分辨率的傳感器。光學(xué)分辨率越高,即增大D:S比值,測溫儀的成本也越高。

四、確定波長范圍

目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測溫儀的光譜響應(yīng)或波長。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),測量金屬材料的最佳波長是近紅外,可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區(qū)可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長。由于有些材料在一定波長是透明的,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10μm、2.2μm和3.9μm(被測玻璃要很厚,否則會透過)波長;測量玻璃內(nèi)部溫度選用5.0μm波長;測低區(qū)區(qū)選用8-14μm波長為宜;再如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長,聚醋類選用4.3μm或7.9μm波長。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長;又如測火焰中的C02用窄帶4.24-4.3μm波長,測火焰中的C0用窄帶4.64μm波長,測量火焰中的N02用4.47μm波長。

五、確定響應(yīng)時(shí)間

響應(yīng)時(shí)間表示紅外溫度傳感器對被測溫度變化的反應(yīng)速度，定義為到達(dá)最后讀數(shù)的95%能量所需要時(shí)間，它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。新型紅外溫度傳感器響應(yīng)時(shí)間可達(dá)1ms。這要比接觸式測溫方法,快得多。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(shí)，要選用快速響應(yīng)紅外溫度傳感器，否則達(dá)不到足夠的信號響應(yīng),會降低測量精度。然而，并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的紅外溫度傳感器。對于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時(shí)，測溫儀的響應(yīng)時(shí)間就可以放寬要求了。因此,紅外溫度傳感器響應(yīng)時(shí)間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相適應(yīng)。

六、信號處理功能

測量離散過程(如零件生產(chǎn))和連續(xù)過程不同，要求紅外溫度傳感器有信號處理功能(如峰值保持、谷值保持、平均值)。如測溫傳送帶上的玻璃時(shí)，就要用峰值保持，其溫度的輸出信號傳送至控制器內(nèi)。

七、環(huán)境條件考慮

溫度傳感器所處的環(huán)境條件對測量結(jié)果有很大影響,應(yīng)加以考慮、并適當(dāng)解決,否則會影響測溫精度甚至引起測溫儀的損壞。當(dāng)環(huán)境溫度過高、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。在確定附件時(shí)，應(yīng)盡可能要求標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，以降低安裝成本。調(diào)查煙霧、灰塵或其他顆粒降低測量能量信號，雙色溫度傳感器是最佳選擇。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，光纖雙色溫度傳感器是最佳選擇。