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轉載自:http://www.radiantek.com.tw/products/tn-infrared-c.htm

 

紅外線溫度儀量測原理


 

     過去,表面溫度測量是一個緩慢而複雜的過程。為了進行溫度測量,需要使探測器與物體表面接觸。 但如果物體太熱而無法接近時該怎麼辦 ? 如果物體表面太遠或太小使探測器無法插入或物體在不停移動怎麼辦,或者怎樣才能連續監視表面溫度?在溫度測量中利用紅外線技術的進步,使這些問題得到了解決。

   各種紅外線溫度儀的形狀、大小、功能各不相同。不過,與以前的表面溫度測量技術相比,所有紅外線溫度計都具有很多優點。這些優點包括:在可變的工作距離進行非接觸測量,準確性高,測量範圍廣,回應時間快等。

   要瞭解紅外線溫度計的優點,就要先瞭解紅外線溫度計的工作原理。所有物體都發出紅外線能量。物體越熱,其分子就愈加活躍,它所發出的紅外能量也就越多。位於紅外線溫度計內的光學設備,可以收集物體輻射的紅外能量並將能量聚集於檢測器上。隨後,檢測器把能量轉化為電信號,電信號經放大並顯示為溫度讀數 ( 如下圖一 ) 。

            ( 圖一 )               ( 圖二 )

   紅外線溫度計的最大優點,是以非接觸方式 ( 如上圖二 ) 測量熾熱、危險、或難以到達的物體的溫度。標準的紅外線溫度計,可以從距物體幾英寸到約 10 英尺的距離進行溫度測量。紅外線溫度計通常備有鐳射,幫助用戶確定測量區域。採用 II 級鐳射的溫度計裝置,功率小於 1mW ,可在距物體 50 英尺遠進行溫度測量。採用 IIIa 級鐳射的溫度計,所用的功率小於 5mW ,可在距物體 100 英尺遠的距離進行溫度測量。考慮到大氣層的影響,大多數紅外線溫度計的測量距離被限制在約 100 英尺以內。

   不過,即使存在著這些限制,從溫度測量所需的距離來考慮,紅外線溫度計仍然要優於標準溫度計。

   紅外線溫度計的型式多種多樣,從攜帶型、掌上型到永久安裝的內嵌裝置。掌上型溫度計通常 ? 槍形狀,帶觸發機關便於持握和和瞄準。 此外,內嵌感測器可用於連續監控(如用於輸送帶質量控制中)。這些感測器可提供若干輸出選型,例如 4-20mA 或電壓輸出 (10 mV/ ℃ ) 。帶有熱電偶 (J 型或 K 型 ) 的感測器,可與用戶已有的標準熱電偶溫度計一起使用。

   與其他溫度測量裝置相比,紅外線溫度計的測量更精確。 大多數紅外線計的操作精度範圍在 1.0-3.0% 之間,此外儀器還存在確定總系統精度方面的不確定性。

   紅外線溫度計的另一個常見特性是測溫範圍很廣。使用熱電偶溫度計時,測量範圍受到所用儀器及探頭型號的限制 (J , K , T 等 ) 。例如,標準 T 型溫度計的測量範圍可達 400 ℃ ,如果要測量較高的溫度範圍,用戶將不得不轉用 J 型或 K 型的溫度計或探頭。而用紅外線溫度計時,基本溫度計可測量高達 538 ℃ 的溫度,而一些專業的紅外線溫度計可測量高達 3000 ℃ 的溫度。

   紅外線溫度計還可減少儀錶 / 探頭系統所常見的較長的回應時間。使用常規的表面探測器進行表面溫度測量時,常常需要等待 30 秒或更長時間。而紅外線溫度計基本上,回應時間只有半秒鐘。用戶只需簡單進行瞄準和發射,就可以得到幾乎是暫態的測量結果。

   雖然紅外線溫度測量有數不盡的優點,但也需要提出它的一些缺點。用紅外線溫度計很難測量反射表面的溫度。除非調節紅外線溫度計來僅僅讀取輻射能量,否則它們既會接收輻射能量,也會接收反射能量。某些材料的輻射率可以在已出版的表格中查找,並在溫度計中進行調節,以保證測量的精確度。此外,通過玻璃測量物體的溫度時,測量的通常是玻璃的表面溫度,除非玻璃是用特殊的紅外傳輸材料如鍺製成。

   和常規的探頭等及儀器相比,紅外線溫度計更靈活,使用更方便,性能更好。紅外線溫度計幾乎適合於任何應用。專業溫度計的應用範圍從測量塑膠薄膜到對危險的地方進行溫度監控,專門的紅外溫度計,可用於各種應用,紅外線技術是解決表面溫度測量挑戰的理想的解決方案。