Công nghệ đo nhiệt độ hồng ngoại đang đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và giám sát chất lượng sản phẩm, chẩn đoán lỗi trực tuyến của thiết bị, bảo vệ an toàn và tiết kiệm năng lượng. Trong hai thập kỷ qua, nhiệt kế hồng ngoại không tiếp xúc đã phát triển nhanh chóng về công nghệ, hiệu suất của chúng không ngừng được cải thiện, phạm vi ứng dụng không ngừng được mở rộng và thị phần của chúng tăng lên hàng năm. So với phương pháp đo nhiệt độ tiếp xúc, đo nhiệt độ hồng ngoại có ưu điểm là thời gian phản hồi nhanh, không tiếp xúc, sử dụng an toàn và tuổi thọ cao.
Các sản phẩm đo nhiệt độ bức xạ hồng ngoại không tiếp xúc của công ty Baytek (Lei Tai) bao gồm ba dòng di động, trực tuyến và quét, đồng thời có nhiều phụ kiện tùy chọn và phần mềm máy tính tương ứng, mỗi dòng có các kiểu và thông số kỹ thuật khác nhau. Trong số các loại nhiệt kế với các thông số kỹ thuật khác nhau, điều rất quan trọng đối với người dùng là chọn đúng mẫu nhiệt kế hồng ngoại. Đây chỉ là các bước suy nghĩ về cách chọn chính xác mẫu nhiệt kế để người mua tham khảo.
Nhiệt kế hồng ngoại hoạt động như thế nào
Hiểu được nguyên lý hoạt động, các chỉ số kỹ thuật, điều kiện môi trường làm việc, cách vận hành và bảo dưỡng nhiệt kế hồng ngoại group sẽ giúp người dùng lựa chọn và sử dụng nhiệt kế hồng ngoại đúng cách.
Tất cả các vật thể có nhiệt độ cao hơn ** 0 đều liên tục phát ra năng lượng bức xạ hồng ngoại vào không gian xung quanh. Các đặc tính bức xạ hồng ngoại của một vật thể—độ lớn của năng lượng bức xạ và sự phân bố của nó theo bước sóng—có liên quan chặt chẽ với nhiệt độ bề mặt của nó. Do đó, bằng cách đo năng lượng hồng ngoại do chính vật thể phát ra, nhiệt độ bề mặt của nó có thể được xác định chính xác, đây là cơ sở khách quan mà phép đo nhiệt độ bức xạ hồng ngoại dựa trên.
Định luật bức xạ vật đen:
Vật đen là vật bức xạ lý tưởng, nó hấp thụ tất cả các bước sóng của năng lượng bức xạ, không phản xạ hay truyền năng lượng và có độ phát xạ bằng 1 trên bề mặt của nó. Cần phải chỉ ra rằng không có vật đen thực sự trong tự nhiên, nhưng để làm rõ và thu được quy luật phân bố của bức xạ hồng ngoại, trong nghiên cứu lý thuyết phải lựa chọn một mô hình phù hợp, đó là mô hình dao động lượng tử của bức xạ khoang vật thể được đề xuất. của Planck, dẫn đến định luật Planck về bức xạ vật đen, tức là bức xạ quang phổ của vật đen biểu thị bằng bước sóng, là điểm xuất phát của tất cả các lý thuyết bức xạ hồng ngoại, vì vậy nó được gọi là định luật bức xạ vật đen.
Ảnh hưởng của độ phát xạ của đối tượng đến phép đo nhiệt bức xạ:
Các vật thể thực sự tồn tại trong tự nhiên hầu như không bao giờ là vật thể màu đen. Lượng bức xạ của mọi vật thể thực tế không chỉ phụ thuộc vào bước sóng bức xạ và nhiệt độ của vật thể mà còn phụ thuộc vào loại vật liệu cấu thành vật thể, phương pháp chuẩn bị, quá trình nhiệt, trạng thái bề mặt và điều kiện môi trường. . Do đó, để định luật bức xạ vật đen áp dụng cho tất cả các vật thể thực tế, phải đưa ra một hệ số tỷ lệ liên quan đến tính chất của vật liệu và trạng thái của bề mặt, đó là độ phát xạ. Hệ số này biểu thị mức độ bức xạ nhiệt của một vật thể thực gần với bức xạ nhiệt của vật đen và có giá trị nằm trong khoảng từ 0 đến giá trị nhỏ hơn 1. Theo định luật bức xạ, miễn là độ phát xạ của vật liệu được biết đến , có thể biết được đặc điểm bức xạ hồng ngoại của bất kỳ đối tượng nào.
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ phát xạ là:
Loại vật liệu, độ nhám bề mặt, cấu trúc hóa lý và độ dày vật liệu, v.v.
Khi sử dụng nhiệt kế bức xạ hồng ngoại để đo nhiệt độ của mục tiêu, trước tiên phải đo bức xạ hồng ngoại của mục tiêu trong phạm vi bước sóng của nó, sau đó nhiệt độ của mục tiêu được đo phải được nhiệt kế tính toán. Nhiệt kế đơn sắc tỷ lệ với lượng bức xạ trong dải: nhiệt kế hai màu tỷ lệ với tỷ lệ bức xạ trong hai dải.
Hệ thống hồng ngoại:
Nhiệt kế hồng ngoại bao gồm hệ thống quang học, bộ tách sóng quang, bộ khuếch đại tín hiệu, xử lý tín hiệu, đầu ra màn hình và các bộ phận khác. Hệ thống quang học tập trung năng lượng bức xạ hồng ngoại của mục tiêu trong trường nhìn của nó và kích thước của trường nhìn được xác định bởi các bộ phận quang học của nhiệt kế và vị trí của chúng. Năng lượng hồng ngoại được tập trung vào bộ tách sóng quang và chuyển đổi thành tín hiệu điện tương ứng. Tín hiệu được chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ của mục tiêu đo được sau khi được hiệu chỉnh bởi bộ khuếch đại và mạch xử lý tín hiệu, đồng thời được hiệu chỉnh theo thuật toán trị liệu bên trong của thiết bị và độ phát xạ của mục tiêu.
Việc lựa chọn nhiệt kế hồng ngoại có thể được chia thành ba khía cạnh:
Các chỉ số hiệu suất, chẳng hạn như phạm vi nhiệt độ, kích thước điểm, bước sóng làm việc, độ chính xác của phép đo, thời gian đáp ứng, v.v.; môi trường và điều kiện làm việc, chẳng hạn như nhiệt độ môi trường, cửa sổ, màn hình và đầu ra, phụ kiện bảo vệ, v.v.; các tùy chọn khác, chẳng hạn như dễ sử dụng, bảo trì Và hiệu suất hiệu chuẩn và giá cả, v.v., cũng có tác động nhất định đến việc lựa chọn nhiệt kế. Với công nghệ và sự phát triển không ngừng, những thiết kế tốt nhất và những tiến bộ mới trong nhiệt kế hồng ngoại cung cấp cho người dùng nhiều loại thiết bị chức năng và đa năng, mở rộng sự lựa chọn.
Xác định phạm vi nhiệt độ:
Phạm vi đo nhiệt độ là chỉ số hiệu suất quan trọng nhất của nhiệt kế. Ví dụ: các sản phẩm của Raytek bao gồm phạm vi -50 độ - cộng với 3000 độ, nhưng điều này không thể thực hiện được bằng một loại nhiệt kế hồng ngoại. Mỗi mô hình của nhiệt kế có phạm vi nhiệt độ cụ thể của riêng mình. Do đó, dải nhiệt độ đo được của người dùng phải được coi là chính xác và toàn diện, không quá hẹp cũng không quá rộng. Theo định luật bức xạ vật đen, sự thay đổi năng lượng bức xạ do nhiệt độ gây ra trong dải sóng ngắn của quang phổ sẽ vượt quá sự thay đổi năng lượng bức xạ do sai số phát xạ gây ra.
Xác định kích thước mục tiêu:
Theo nguyên tắc, nhiệt kế hồng ngoại có thể được chia thành nhiệt kế đơn sắc và nhiệt kế hai màu (nhiệt kế đo màu bức xạ). Đối với nhiệt kế đơn sắc, diện tích của mục tiêu cần đo phải lấp đầy trường quan sát của nhiệt kế trong quá trình đo nhiệt độ. Khuyến nghị rằng kích thước của mục tiêu được đo vượt quá 50 phần trăm trường nhìn. Nếu kích thước của mục tiêu nhỏ hơn trường nhìn, năng lượng bức xạ nền sẽ đi vào nhánh nghe nhìn của nhiệt kế để cản trở việc đọc phép đo nhiệt độ, dẫn đến sai số. Ngược lại, nếu mục tiêu lớn hơn trường nhìn của nhiệt kế, nhiệt kế sẽ không bị ảnh hưởng bởi nền bên ngoài khu vực đo.
Đối với nhiệt kế hai màu Raytek, nhiệt độ được xác định bằng tỷ lệ năng lượng bức xạ trong hai dải bước sóng độc lập. Do đó, khi mục tiêu đo nhỏ và không đầy địa điểm và sự hiện diện của khói, bụi và vật cản trên đường đo sẽ làm giảm năng lượng bức xạ, nó sẽ không ảnh hưởng đến kết quả đo. Ngay cả khi năng lượng suy giảm 95% , độ chính xác đo nhiệt độ cần thiết vẫn có thể được đảm bảo. Đối với mục tiêu nhỏ đang chuyển động hoặc rung động, đôi khi di chuyển trong trường nhìn hoặc có thể di chuyển một phần ra khỏi trường nhìn, trong những điều kiện này, việc sử dụng nhiệt kế hai màu là lựa chọn tốt nhất. Nếu không thể nhắm trực tiếp giữa nhiệt kế và mục tiêu, kênh đo cong, hẹp, bị che khuất, v.v., thì nhiệt kế sợi quang hai màu là lựa chọn tốt nhất. Điều này là do đường kính nhỏ và tính linh hoạt của nó để truyền năng lượng bức xạ quang qua các kênh cong, bị chặn và gấp khúc, do đó cho phép đo các mục tiêu khó tiếp cận, điều kiện khắc nghiệt hoặc gần trường điện từ.
Xác định độ phân giải quang học (khoảng cách và độ nhạy)
Độ phân giải quang học được xác định bởi tỷ lệ giữa D và S, là tỷ lệ giữa khoảng cách D giữa nhiệt kế và mục tiêu và đường kính của điểm đo, S. Nếu phải lắp đặt nhiệt kế cách xa mục tiêu do môi trường điều kiện và các mục tiêu nhỏ sẽ được đo, nên chọn nhiệt kế có độ phân giải quang học cao. Độ phân giải quang học càng cao, tỷ lệ D:S càng cao thì giá thành của nhiệt kế càng cao.
Xác định khoảng bước sóng:
Độ phát xạ và tính chất bề mặt của vật liệu mục tiêu xác định phản ứng quang phổ hoặc bước sóng của nhiệt kế. Đối với vật liệu hợp kim có hệ số phản xạ cao thì có hệ số phát xạ thấp hoặc thay đổi. Ở vùng nhiệt độ cao, bước sóng tốt nhất để đo vật liệu kim loại là cận hồng ngoại và bước sóng 0.18-1.0μm có thể được chọn. Các vùng nhiệt độ khác có thể chọn bước sóng 1,6μm, 2,2μm và 3,9μm. Vì một số vật liệu trong suốt ở các bước sóng nhất định, năng lượng hồng ngoại sẽ xuyên qua các vật liệu này, do đó nên chọn các bước sóng đặc biệt cho vật liệu này. Ví dụ: bước sóng 10 μm, 2,2 μm và 3,9 μm (kính được kiểm tra phải rất dày, nếu không nó sẽ lọt qua) được chọn để đo nhiệt độ bên trong của kính; bước sóng 5.0 μm được chọn để đo nhiệt độ bên trong của kính; bước sóng 8-14 μm phù hợp với vùng đo thấp; Bước sóng 3,43 μm được chọn để đo màng nhựa polyetylen và bước sóng 4,3 μm hoặc 7,9 μm được chọn cho polyester. Nếu độ dày vượt quá 0.4mm, thì bước sóng 8-14μm được chọn; ví dụ: bước sóng dải hẹp 4.24-4.3μm được sử dụng để đo C02 trong ngọn lửa, bước sóng dải hẹp 4,64μm được sử dụng để đo C0 trong ngọn lửa và bước sóng 4,47μm được sử dụng để đo N02 trong ngọn lửa.
Xác định thời gian đáp ứng:
Thời gian phản hồi biểu thị tốc độ phản hồi của nhiệt kế hồng ngoại đối với sự thay đổi của nhiệt độ đo được, được định nghĩa là thời gian cần thiết để đạt được 95 phần trăm năng lượng của số đọc tối đa. Nó liên quan đến hằng số thời gian của bộ tách sóng quang, mạch xử lý tín hiệu và hệ thống hiển thị. Thời gian phản hồi của nhiệt kế hồng ngoại mới của bytek có thể đạt tới 1ms. Điều này nhanh hơn nhiều so với phương pháp đo nhiệt độ tiếp xúc. Nếu tốc độ di chuyển của mục tiêu rất nhanh hoặc khi đo mục tiêu gia nhiệt nhanh, nên chọn nhiệt kế hồng ngoại phản ứng nhanh, nếu không sẽ không đạt được phản hồi tín hiệu đầy đủ, điều này sẽ làm giảm độ chính xác của phép đo. Tuy nhiên, không phải tất cả các ứng dụng đều yêu cầu nhiệt kế hồng ngoại phản ứng nhanh. Đối với các quá trình nhiệt cố định hoặc mục tiêu có quán tính nhiệt, thời gian đáp ứng của nhiệt kế có thể được nới lỏng. Do đó, việc lựa chọn thời gian phản hồi của nhiệt kế hồng ngoại phải phù hợp với tình huống của mục tiêu được đo.
Chức năng xử lý tín hiệu:
Đo lường các quy trình rời rạc (chẳng hạn như sản xuất bộ phận) khác với các quy trình liên tục, yêu cầu nhiệt kế hồng ngoại phải có chức năng xử lý tín hiệu (chẳng hạn như giữ đỉnh, giữ đáy, giá trị trung bình). Ví dụ, khi đo kính trên băng tải, cần sử dụng tính năng giữ đỉnh và tín hiệu đầu ra về nhiệt độ của nó được truyền đến bộ điều khiển.
Điều kiện môi trường cần xem xét:
Điều kiện môi trường của nhiệt kế có ảnh hưởng lớn đến kết quả đo, cần được xem xét và giải quyết hợp lý, nếu không sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo nhiệt độ, thậm chí gây hư hỏng nhiệt kế. Khi nhiệt độ môi trường quá cao, có bụi, khói và hơi nước thì có thể sử dụng các phụ kiện như áo bảo hộ, tản nhiệt nước, hệ thống làm mát không khí, máy lọc không khí do nhà sản xuất cung cấp. Những phụ kiện này có thể giải quyết hiệu quả tác động môi trường và bảo vệ nhiệt kế để đo nhiệt độ chính xác. Khi xác định các phụ kiện, nên yêu cầu các dịch vụ tiêu chuẩn hóa càng nhiều càng tốt để giảm chi phí lắp đặt. Khi khói, bụi hoặc các hạt khác làm suy giảm tín hiệu năng lượng đo được, nhiệt kế hai màu là lựa chọn tốt nhất. Trong tiếng ồn, trường điện từ, rung động hoặc điều kiện môi trường không thể tiếp cận hoặc các điều kiện khắc nghiệt khác, nhiệt kế hai màu sợi quang là lựa chọn tốt nhất.
Trong các ứng dụng vật liệu kín hoặc nguy hiểm (chẳng hạn như thùng chứa hoặc hộp chân không), nhiệt kế quan sát qua cửa sổ. Vật liệu phải có đủ độ bền và vượt qua dải bước sóng làm việc của nhiệt kế được sử dụng. Cũng cần xác định người điều khiển cũng cần quan sát qua cửa sổ nên chọn vị trí lắp đặt và chất liệu cửa sổ phù hợp để tránh ảnh hưởng lẫn nhau. Trong các ứng dụng đo nhiệt độ thấp, vật liệu Ge hoặc Si thường được sử dụng làm cửa sổ, mờ đối với ánh sáng khả kiến và mắt người không thể quan sát mục tiêu qua cửa sổ. Nếu người vận hành cần đi qua mục tiêu cửa sổ, nên sử dụng vật liệu quang học truyền cả bức xạ hồng ngoại và ánh sáng khả kiến. Ví dụ, nên sử dụng vật liệu quang học truyền cả bức xạ hồng ngoại và ánh sáng khả kiến, như ZnSe hoặc BaF2, làm vật liệu cửa sổ.
Đơn giản để hoạt động và dễ sử dụng:
Nhiệt kế hồng ngoại phải trực quan, vận hành đơn giản và người vận hành dễ sử dụng. Trong số đó, nhiệt kế hồng ngoại cầm tay là một dụng cụ đo nhiệt độ nhỏ, nhẹ và di động, tích hợp đầu ra đo nhiệt độ và hiển thị. Bảng hiển thị có thể hiển thị nhiệt độ và xuất nhiều thông tin nhiệt độ khác nhau, và một số có thể được vận hành bằng điều khiển từ xa hoặc chương trình phần mềm máy tính.
Trong trường hợp điều kiện môi trường khắc nghiệt, phức tạp có thể lựa chọn hệ thống có đầu đo và màn hình hiển thị nhiệt độ riêng biệt để dễ dàng cài đặt và cấu hình. Có thể chọn dạng đầu ra tín hiệu phù hợp với thiết bị điều khiển hiện tại.
Hiệu chuẩn nhiệt kế bức xạ hồng ngoại:
Nhiệt kế hồng ngoại phải được hiệu chuẩn để hiển thị chính xác nhiệt độ của mục tiêu được đo. Nếu nhiệt kế đã sử dụng vượt quá dung sai trong quá trình sử dụng, cần phải trả lại cho nhà sản xuất hoặc trung tâm sửa chữa để hiệu chuẩn lại.
