Prinċipju Teoretiku u Applikazzjoni tat-Termometru Infrared
Hemm ħafna modi biex titkejjel it-temperatura. Termometri jistgħu jinqasmu f'żewġ tipi: strumenti tal-kejl tat-temperatura tal-kuntatt u strumenti tal-kejl tat-temperatura mingħajr kuntatt. It-tip ta 'kuntatt jinkludi t-termometru likwidu familjari, termometru termokoppja u termometru tar-reżistenza termali, eċċ Kif nafu lkoll, it-temperatura hija waħda mill-aktar parametri importanti fis-sistemi ta' tisħin, provvista ta 'gass, ventilazzjoni u arja kondizzjonata. Speċjalment fil-proċess tal-kejl tal-inġinerija termali, l-eżattezza tat-temperatura ħafna drabi hija ċ-ċavetta għas-suċċess jew il-falliment tal-esperiment. Għalhekk, strument ta 'kejl tat-temperatura ta' preċiżjoni għolja huwa essenzjali fl-inġinerija. Għalhekk, dan l-artikolu jintroduċi xi prinċipji u applikazzjonijiet ta 'termometri infra-aħmar f'għodod tal-kejl tat-temperatura.
Prinċipju teoretiku tal-kejl tat-temperatura infra-aħmar:
Fin-natura, meta t-temperatura ta 'oġġett tkun ogħla miż-żero assolut, minħabba l-eżistenza ta' mozzjoni termali interna, kontinwament tirradja mewġ elettromanjetiku lejn l-inħawi, inklużi raġġi infra-aħmar b'medda ta 'mewġ ta' 0.75µm ~ 100µm. Il-karatteristika tiegħu hija li f'temperatura u wavelength partikolari, l-enerġija radjanti emessa minn oġġett għandha valur massimu. Dan it-tip ta 'materjal jissejjaħ korp iswed, u l-koeffiċjent ta' riflessjoni tiegħu huwa ssettjat għal 1. Il-koeffiċjent ta 'riflessjoni ta' materjali oħra huwa inqas minn 1, imsejjaħ Huwa korp griż, minħabba li l-qawwa tar-radjazzjoni spettrali P(λT) tal-ġisem iswed u t-temperatura massima T tissodisfa d-determinazzjoni ta' Planck. Juri li fit-temperatura massima T, il-qawwa tar-radjazzjoni tal-ġisem iswed għal kull unità ta 'żona fil-wavelength λ hija P(λT).
Hekk kif it-temperatura togħla, l-enerġija radjanti tal-oġġett issir aktar b'saħħitha. Dan huwa l-punt tat-tluq tat-teorija tar-radjazzjoni infra-aħmar u l-bażi tad-disinn ta 'termometru infra-aħmar b'medda waħda.
Hekk kif it-temperatura tiżdied, il-quċċata tar-radjazzjoni timxi lejn id-direzzjoni tal-mewġ qasir (lejn ix-xellug), u tissodisfa t-teorema tal-ispostament ta 'Wien, il-wavelength fil-quċċata hija inversament proporzjonali għat-temperatura massima T, u l-linja bit-tikek hija l-linja jgħaqqdu l-quċċata. Din il-formula tgħidilna għaliex termometri ta 'temperatura għolja jaħdmu l-aktar fuq mewġ qasir, u termometri ta' temperatura baxxa jaħdmu l-aktar fuq mewġ twil.
Ir-rata tal-bidla tal-enerġija radjanti bit-temperatura hija akbar fil-mewġ qasir milli fil-mewġ twil, jiġifieri, it-termometru li jaħdem fuq il-mewġ qasir għandu proporzjon tas-sinjal għall-istorbju relattivament għoli (sensittività għolja) u qawwi kontra l-interferenza. It-termometru għandu jipprova jagħżel li jaħdem fl-ogħla wavelength. Speċjalment fil-każ ta 'temperatura baxxa u miri żgħar, dan huwa partikolarment importanti.
Tnejn: Termometru infra-aħmar huwa magħmul minn sistema ottika, ditekter fotoelettriku, amplifikatur tas-sinjali, ipproċessar tas-sinjali, output tal-wiri u partijiet oħra. Ir-radjazzjoni mill-oġġett imkejjel u s-sors ta 'feedback hija modulata mill-modulatur u mbagħad input għad-ditekter infra-aħmar. Id-differenza bejn iż-żewġ sinjali hija amplifikata mill-anti-amplifikatur u tikkontrolla t-temperatura tas-sors tal-feedback, sabiex ir-radjanza spettrali tas-sors tal-feedback tkun l-istess bħal dik tal-oġġett. Il-wiri jindika t-temperatura tal-luminożità tal-oġġett imkejjel
Indikaturi tal-prestazzjoni u għażla ta 'tliet termometri infra-aħmar:
L-indikaturi tal-prestazzjoni tat-termometri infra-aħmar jinkludu: firxa ta 'kejl tat-temperatura, riżoluzzjoni tal-wiri, preċiżjoni, firxa ta' temperatura tal-ambjent tax-xogħol, ripetibbiltà, umdità relattiva, ħin ta 'rispons, provvista ta' enerġija, spettru ta 'rispons, daqs, wiri tal-valur massimu, piż, emissività, eċċ. Oqgħod attent għal dawn li ġejjin meta tagħżel:
1. Iddetermina l-firxa tal-kejl tat-temperatura: Il-firxa tal-kejl tat-temperatura hija l-aktar indiċi tal-prestazzjoni importanti tat-termometru. Kull tip ta 'termometru għandu l-firxa ta' temperatura speċifika tiegħu stess. Għalhekk, il-firxa tat-temperatura mkejla tal-utent għandha titqies b'mod preċiż u komprensiv, la dejqa wisq u lanqas wiesgħa wisq. Skont il-liġi tar-radjazzjoni tal-ġisem iswed, fil-medda ta 'wavelength qasira tal-ispettru, il-bidla tal-enerġija radjanti kkawżata mit-temperatura se taqbeż il-bidla tal-enerġija radjanti kkawżata minn żball ta' emissività.
2 Iddetermina d-daqs tal-mira: Termometri infra-aħmar jistgħu jinqasmu f'termometri b'kulur wieħed u termometri b'żewġ kuluri (termometri kolorimetriċi tar-radjazzjoni) skont il-prinċipju. Għal termometru monokromatiku, meta tkejjel it-temperatura, iż-żona tal-mira li għandha titkejjel għandha timla l-kamp viżiv tat-termometru. Huwa rakkomandat li d-daqs tal-mira mkejjel jaqbeż il-50 fil-mija tal-kamp viżiv. Jekk id-daqs tal-mira huwa iżgħar mill-kamp viżiv, l-enerġija tar-radjazzjoni fl-isfond tidħol fis-simboli viżwali u akustiċi tat-termometru u tinterferixxi mal-qari tal-kejl tat-temperatura, u tikkawża żbalji. Bil-maqlub, jekk il-mira hija akbar mill-kamp viżiv tal-pirometru, il-pirometru mhux se jiġi affettwat mill-isfond barra ż-żona tal-kejl. Għal pirometru b'żewġ kuluri, it-temperatura hija ddeterminata mill-proporzjon ta 'enerġija radjanti f'żewġ meded ta' wavelength indipendenti. Għalhekk, meta l-mira li trid titkejjel tkun żgħira, ma timlax il-kamp viżiv, u jkun hemm duħħan, trab u ostruzzjonijiet fuq il-mogħdija tal-kejl, li jtaffu l-enerġija tar-radjazzjoni, mhux se jkollu impatt sinifikanti fuq ir-riżultati tal-kejl. . Għal miri żgħar u li jiċċaqilqu jew li jivvibraw, it-termometru b'żewġ kuluri huwa l-aħjar għażla. Dan huwa dovut għad-dijametru żgħir tar-raġġi tad-dawl u l-flessibbiltà tagħhom biex jittrasportaw enerġija radjanti ħafifa fuq kanali mgħawġa, imblukkati u mitwija.
3 Iddetermina l-koeffiċjent tad-distanza (riżoluzzjoni ottika): Il-koeffiċjent tad-distanza huwa ddeterminat mill-proporzjon ta 'D: S, jiġifieri, il-proporzjon tad-distanza D bejn is-sonda tat-termometru għall-mira u d-dijametru tal-mira mkejla. Jekk it-termometru għandu jiġi installat 'il bogħod mill-mira minħabba kundizzjonijiet ambjentali, u għandha titkejjel mira żgħira, għandu jintgħażel termometru b'riżoluzzjoni ottika għolja. Aktar ma tkun għolja r-riżoluzzjoni ottika, jiġifieri tiżdied il-proporzjon D:S, iktar tkun għolja l-ispiża tal-pirometru. Jekk it-termometru huwa 'l bogħod mill-mira u l-mira hija żgħira, għandu jintgħażel termometru b'koeffiċjent ta' distanza għolja. Għal pirometru b'tul fokali fiss, il-punt fokali tas-sistema ottika huwa l-iżgħar pożizzjoni tal-post, u l-post qrib u 'l bogħod mill-punt fokali se jiżdied. Hemm żewġ fatturi tad-distanza.
4. Iddetermina l-medda tal-wavelength: L-emissività u l-karatteristiċi tal-wiċċ tal-materjal fil-mira jiddeterminaw il-wavelength korrispondenti tal-ispettru tal-pirometru. Għal materjali ta 'liga ta' riflessjoni għolja, hemm emissività baxxa jew varjabbli. Fiż-żona tat-temperatura għolja, l-aħjar wavelength għall-kejl tal-materjali tal-metall huwa qrib l-infra-aħmar, u jistgħu jintgħażlu 0.8-1.0 μm. Żoni ta 'temperatura oħra jistgħu jagħżlu 1.6μm, 2.2μm u 3.9μm. Peress li xi materjali huma trasparenti f'ċertu wavelength, l-enerġija infra-aħmar tippenetra dawn il-materjali, u għandha tintgħażel wavelength speċjali għal dan il-materjal.
5 Iddetermina l-ħin tar-rispons: Il-ħin tar-rispons jindika l-veloċità tar-reazzjoni tat-termometru infra-aħmar għall-bidla fit-temperatura mkejla, li hija definita bħala l-ħin meħtieġ biex tilħaq 95 fil-mija tal-enerġija tal-qari finali, u hija relatata mal-kostanti tal-ħin tal-fotodetector, ċirkwit tal-ipproċessar tas-sinjal u sistema tal-wiri relatati. Jekk il-veloċità li tiċċaqlaq tal-mira hija mgħaġġla ħafna jew meta tkejjel mira ta 'tisħin mgħaġġel, għandu jintgħażel termometru infra-aħmar b'rispons mgħaġġel, inkella r-rispons tas-sinjal suffiċjenti ma jintlaħaqx, u l-eżattezza tal-kejl titnaqqas. Madankollu, mhux l-applikazzjonijiet kollha jeħtieġu termometru infra-aħmar b'rispons mgħaġġel. Għal proċessi termali statiċi jew immirati b'inerzja termali, il-ħin tar-rispons tal-pirometru jista 'jiġi rilassat.
6. Funzjoni ta 'pproċessar tas-sinjal: Fid-dawl tad-differenza bejn il-proċess diskret (bħal produzzjoni ta' partijiet) u l-proċess kontinwu, it-termometru infra-aħmar huwa meħtieġ li jkollu funzjonijiet multipli ta 'proċessar tas-sinjali (bħal peak hold, wied hold, valur medju) biex jagħżlu minn, bħall-kejl tat-temperatura fuq il-conveyor belt Meta l-flixkun jintuża, huwa meħtieġ li tuża l-ogħla valur biex iżżomm, u s-sinjal tal-output tat-temperatura tiegħu jintbagħat lill-kontrollur. Inkella t-termometru jaqra valur ta' temperatura aktar baxx bejn il-fliexken. Jekk tuża peak hold, issettja l-ħin tar-rispons tat-termometru biex ikun kemmxejn itwal mill-intervall tal-ħin bejn il-fliexken sabiex mill-inqas flixkun wieħed ikun dejjem taħt kejl.
7 Konsiderazzjoni tal-kundizzjonijiet ambjentali: Il-kundizzjonijiet ambjentali tat-termometru għandhom influwenza kbira fuq ir-riżultati tal-kejl, li għandhom jiġu kkunsidrati u solvuti kif suppost, inkella jaffettwaw l-eżattezza tal-kejl tat-temperatura u saħansitra jikkawżaw ħsara. Meta t-temperatura ambjentali tkun għolja u jkun hemm trab, duħħan u fwar, jistgħu jintgħażlu l-għatu protettiv, it-tkessiħ tal-ilma, is-sistema tat-tkessiħ tal-arja, il-purger tal-arja u aċċessorji oħra pprovduti mill-manifattur. Dawn l-aċċessorji jistgħu jindirizzaw b'mod effettiv l-influwenzi ambjentali u jipproteġu t-termometru għal kejl preċiż tat-temperatura. Meta tispeċifika l-aċċessorji, is-servizz standardizzat għandu jintalab kemm jista 'jkun biex jitnaqqsu l-ispejjeż tal-installazzjoni.
8. Kalibrazzjoni tat-termometru tar-radjazzjoni infra-aħmar: it-termometru infra-aħmar għandu jiġi kkalibrat sabiex ikun jista 'juri b'mod korrett it-temperatura tal-mira mkejla. Jekk il-kejl tat-temperatura tat-termometru użat huwa barra minn tolleranza waqt l-użu, jeħtieġ li jiġi rritornat lill-manifattur jew liċ-ċentru tat-tiswija għall-kalibrazzjoni mill-ġdid.
Karatteristiċi ta 'Erba' Termometru Infrared
1. Kejl mingħajr kuntatt: M'għandux għalfejn imiss in-naħa ta 'ġewwa jew il-wiċċ tal-qasam tat-temperatura mkejjel, għalhekk mhux se jinterferixxi mal-istat tal-qasam tat-temperatura mkejjel, u t-termometru innifsu mhux se jkun bil-ħsara mill-qasam tat-temperatura.
2. Firxa wiesgħa ta 'kejl: Minħabba li hija kejl tat-temperatura mingħajr kuntatt, it-termometru mhuwiex f'kamp ta' temperatura ogħla jew aktar baxx, iżda jaħdem f'temperatura normali jew taħt il-kundizzjonijiet permessi mit-termometru. Taħt ċirkostanzi normali, jista 'jkejjel nieqes għexieren ta' gradi għal aktar minn tlett elef grad.
3. Veloċità mgħaġġla tal-kejl tat-temperatura: jiġifieri, ħin ta 'rispons mgħaġġel. Sakemm ir-radjazzjoni infra-aħmar tal-mira tiġi riċevuta, it-temperatura tista 'tiġi ffissata fi żmien qasir.
4. Preċiżjoni għolja: Il-kejl tat-temperatura infra-aħmar mhux se jeqred id-distribuzzjoni tat-temperatura tal-oġġett innifsu bħall-kejl tat-temperatura tal-kuntatt, għalhekk l-eżattezza tal-kejl hija għolja.
5. Sensittività għolja: Sakemm ikun hemm bidla żgħira fit-temperatura ta 'l-oġġett, l-enerġija tar-radjazzjoni tinbidel ħafna, li huwa faċli biex jinstab. Jista 'jkejjel it-temperatura tal-qasam tat-temperatura ċkejkna u
6. Kejl tad-distribuzzjoni tat-temperatura, u kejl tat-temperatura ta 'oġġetti li jiċċaqilqu jew li jduru. Ħajja ta 'servizz sigura u twila.
Żvantaġġi ta 'ħames termometri infra-aħmar:
1. Vulnerabbli għal fatturi ambjentali (temperatura ambjentali, trab fl-arja, eċċ.)
2. Għandu influwenza kbira fuq il-qari tat-temperatura tal-wiċċ tal-metall qawwi jew illustrat
3. Limitat biss għall-kejl tat-temperatura esterna tal-oġġett, huwa inkonvenjenti li titkejjel it-temperatura ġewwa l-oġġett u meta jkun hemm ostakli
Prekawzjonijiet għall-użu ta’ sitt termometri infra-aħmar:
(1) L-emissività tal-oġġett taħt test għandha tiġi determinata b'mod preċiż;
(2) Evita l-influwenza ta 'oġġetti ta' temperatura għolja fl-ambjent tal-madwar;
(3) Għal materjali trasparenti, it-temperatura ambjentali għandha tkun aktar baxxa mit-temperatura tal-oġġett imkejjel;
(4) It-termometru għandu jkun allinjat vertikalment mal-wiċċ tal-oġġett li jrid jitkejjel, u taħt l-ebda ċirkostanza m'għandu l-angolu jaqbeż it-30 grad
(5) Ma jistax jintuża għall-kejl tat-temperatura fuq uċuħ tal-metall qawwi jew illustrat, u ma jistax jintuża għall-kejl tat-temperatura permezz tal-ħġieġ;
(6) Agħżel b'mod korrett il-koeffiċjent ta 'segwitu, id-dijametru tal-mira għandu jimla l-kamp viżiv;
(7) Jekk it-termometru infra-aħmar jiġi espost f'daqqa għal differenza fit-temperatura ambjentali ta '20 grad jew ogħla, id-dejta tal-kejl ma tkunx preċiża, u l-valur tat-temperatura mkejjel se jittieħed wara li t-temperatura tkun ibbilanċjata. .
Seba' pjanijiet ta' titjib:
Peress li t-termometru infra-aħmar ordinarju huwa limitat biss għall-kejl tat-temperatura esterna tal-oġġett, huwa inkonvenjenti li titkejjel it-temperatura ġewwa l-oġġett u meta jkun hemm ostakli, għalhekk tista 'tiżdied sezzjoni ta' fibra ottika mar-ras ta 'skoperta, u lenti b'angolu żgħir tal-vista jista 'jiġi installat fit-tarf ta' quddiem, sabiex L-enerġija radjanti tal-oġġett imkejjel tgħaddi mill-lenti għal ġewwa tal-fibra ottika. Wara riflessjonijiet multipli fil-fibra ottika, tiġi trażmessa lid-ditekter. Minħabba li l-fibra ottika tista 'titgħawweġ liberament, ir-radjazzjoni tista' tinbidel liberament, li ssolvi l-problema tal-kejl tat-temperatura interna tal-oġġett, u tista 'tkejjel it-temperatura ta' postijiet bħal kantunieri mblukkati minn ostakli.
