Sai số của nhiệt kế hồng ngoại lớn đến mức nào
Nhiều nhiệt kế hồng ngoại hiện có trên thị trường được chuyển đổi từ nhiệt kế công nghiệp để đáp ứng nhu cầu phòng chống SARS. Chúng bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ môi trường tại thời điểm đó và có sai số giữa nhiệt độ cơ thể đo được và nhiệt độ thực tế.
Các yếu tố ảnh hưởng đến lỗi của nhiệt kế hồng ngoại
1. Tỷ lệ bức xạ
Độ phát xạ là một đại lượng vật lý về khả năng bức xạ của một vật thể so với vật thể màu đen. Nó không chỉ liên quan đến hình dạng vật liệu, độ nhám bề mặt, độ không bằng phẳng, v.v. của vật thể, mà còn liên quan đến hướng thử nghiệm. Nếu đối tượng là một bề mặt nhẵn, hướng của nó sẽ nhạy hơn. Độ phát xạ của các chất khác nhau là khác nhau và lượng năng lượng bức xạ mà nhiệt kế hồng ngoại nhận được từ một vật thể tỷ lệ thuận với độ phát xạ của nó.
(1) Độ phát xạ được thiết lập theo định lý Kirchhoff: độ phát xạ đơn sắc bán cầu (ε) của bề mặt vật thể bằng độ hấp thụ đơn sắc bán cầu của nó ( ), ε= . Trong điều kiện cân bằng nhiệt, công suất bức xạ của một vật thể bằng công suất hấp thụ của nó, nghĩa là tổng của tốc độ hấp thụ ( ), hệ số phản xạ (ρ) và hệ số truyền qua ( ) bằng 1, nghĩa là cộng ρ cộng {{ 3}}. Đối với vật thể mờ đục (hoặc có độ dày nhất định) có thể nhìn thấy =0, chỉ có bức xạ và phản xạ ( cộng với ρ=1), khi độ phát xạ của vật thể càng cao thì hệ số phản xạ càng nhỏ, ảnh hưởng của nền và phản xạ Giá trị càng nhỏ thì độ chính xác của phép thử càng cao; ngược lại, nhiệt độ nền càng cao hoặc hệ số phản xạ càng cao thì tác động đến phép thử càng lớn. Từ đó có thể thấy rằng trong quá trình phát hiện thực tế, chúng ta phải chú ý đến độ phát xạ tương ứng với các vật thể và nhiệt kế khác nhau, đồng thời đặt độ phát xạ càng chính xác càng tốt để giảm sai số của nhiệt độ đo được.
(2) Góc kiểm tra
Độ phát xạ có liên quan đến hướng thử nghiệm. Góc kiểm tra càng lớn thì sai số kiểm tra càng lớn. Điều này rất dễ bị bỏ qua khi sử dụng tia hồng ngoại để đo nhiệt độ. Nói chung, góc kiểm tra tốt nhất là trong khoảng 30 độ và thường không được lớn hơn 45 độ. Nếu thử nghiệm phải lớn hơn 45 độ, độ phát xạ có thể được hạ xuống một cách thích hợp để hiệu chỉnh. Nếu dữ liệu đo nhiệt độ của hai đối tượng giống hệt nhau được đánh giá và phân tích, thì góc kiểm tra phải giống nhau trong quá trình kiểm tra, để có thể so sánh được nhiều hơn.
2. Hệ số khoảng cách
Hệ số khoảng cách (K=S:D) là tỷ lệ giữa khoảng cách S từ nhiệt kế đến mục tiêu và đường kính D của mục tiêu đo nhiệt độ. Nó có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của nhiệt kế hồng ngoại. Giá trị K càng lớn thì độ phân giải càng cao. Do đó, nếu nhiệt kế phải được lắp đặt cách xa mục tiêu do điều kiện môi trường và mục tiêu cần đo nhỏ, nên chọn nhiệt kế có độ phân giải quang học cao để giảm sai số đo. Trong sử dụng thực tế, nhiều người bỏ qua độ phân giải quang học của nhiệt kế. Bất kể kích thước đường kính D của điểm mục tiêu cần đo, hãy bật chùm tia laze và căn chỉnh nó với mục tiêu đo để thử nghiệm. Trên thực tế, họ đã bỏ qua yêu cầu về giá trị S:D của nhiệt kế nên nhiệt độ đo được sẽ có sai số nhất định.
3. Kích thước mục tiêu
Đối tượng được đo và trường nhìn của nhiệt kế xác định độ chính xác của phép đo của thiết bị. Khi sử dụng nhiệt kế hồng ngoại để đo nhiệt độ, thông thường chỉ có thể đo được giá trị trung bình của một khu vực nhất định trên bề mặt của mục tiêu được đo. Nói chung, có ba tình huống trong bài kiểm tra:
(1) Khi mục tiêu được đo lớn hơn trường nhìn thử nghiệm, nhiệt kế sẽ không bị ảnh hưởng bởi nền bên ngoài khu vực đo và có thể hiển thị nhiệt độ thực của đối tượng được đo nằm trong một khu vực nhất định trong mục tiêu quang học. Tại thời điểm này, hiệu quả kiểm tra là tốt nhất.
(2) Khi mục tiêu được đo bằng với trường nhìn thử nghiệm, nhiệt độ nền đã bị ảnh hưởng, nhưng nó vẫn còn tương đối nhỏ và hiệu ứng thử nghiệm là trung bình.
(3) Khi mục tiêu được đo nhỏ hơn trường nhìn thử nghiệm, năng lượng bức xạ nền sẽ đi vào các biểu tượng hình ảnh và âm thanh của nhiệt kế và gây nhiễu cho các kết quả đo nhiệt độ, gây ra sai số. Thiết bị chỉ hiển thị giá trị trung bình có trọng số của đối tượng được đo và nhiệt độ nền.
4. Thời gian đáp ứng
Thời gian phản hồi cho biết tốc độ phản ứng của nhiệt kế hồng ngoại đối với sự thay đổi nhiệt độ đo được, được định nghĩa là thời gian cần thiết để đạt được 95 phần trăm năng lượng của lần đọc cuối cùng, liên quan đến hằng số thời gian của bộ tách sóng quang, mạch xử lý tín hiệu và hệ thống hiển thị. Nếu tốc độ di chuyển của mục tiêu nhanh hoặc khi đo mục tiêu phát nhiệt nhanh, nên chọn nhiệt kế hồng ngoại phản ứng nhanh, nếu không sẽ không đạt được phản hồi tín hiệu đầy đủ và độ chính xác của phép đo sẽ giảm. Nhưng 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 tồn tại, thời gian đáp ứng của hỏa 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.
