A tecnologia de medição de temperatura por infravermelho está desempenhando um papel importante no controle e monitoramento da qualidade do produto, diagnóstico de falhas on-line do equipamento, proteção de segurança e economia de energia. Nas últimas duas décadas, os termômetros infravermelhos sem contato desenvolveram-se rapidamente em tecnologia, seu desempenho foi continuamente aprimorado, seu escopo de aplicação foi continuamente expandido e sua participação no mercado aumentou ano a ano. Comparado com o método de medição de temperatura de contato, a medição de temperatura por infravermelho tem as vantagens de tempo de resposta rápido, sem contato, uso seguro e longa vida útil.
Os produtos de medição de temperatura de radiação infravermelha sem contato da empresa Baytek (Lei Tai) incluem três séries portáteis, on-line e de digitalização e possuem uma variedade de acessórios opcionais e software de computador correspondente, cada série possui vários modelos e especificações. Entre vários tipos de termômetros com especificações diferentes, é muito importante que os usuários escolham o modelo correto de termômetro infravermelho. Aqui estão apenas as etapas de pensamento sobre como escolher corretamente o modelo de termômetro para referência do comprador.
Como funcionam os termômetros infravermelhos
Compreender o princípio de funcionamento, indicadores técnicos, condições ambientais de trabalho, operação e manutenção do termômetro infravermelho de grupo é para ajudar os usuários a escolher e usar o termômetro infravermelho corretamente.
Todos os objetos com temperatura superior a ** zero estão constantemente emitindo energia de radiação infravermelha no espaço circundante. As características da radiação infravermelha de um objeto – a magnitude da energia radiante e sua distribuição por comprimento de onda – estão intimamente relacionadas à temperatura de sua superfície. Portanto, medindo a energia infravermelha irradiada pelo próprio objeto, sua temperatura de superfície pode ser determinada com precisão, que é a base objetiva na qual se baseia a medição da temperatura da radiação infravermelha.
Lei da radiação do corpo negro:
Um corpo negro é um radiador idealizado, que absorve todos os comprimentos de onda da energia radiante, não tem reflexão ou transmissão de energia e tem uma emissividade de 1 em sua superfície. Deve-se ressaltar que não existe um corpo negro real na natureza, mas para esclarecer e obter a lei de distribuição da radiação infravermelha, um modelo adequado deve ser selecionado na pesquisa teórica, que é o modelo de oscilador quantizado da radiação da cavidade corporal proposto por Planck, que leva à lei de Planck da radiação do corpo negro, ou seja, a radiância espectral do corpo negro expressa em comprimento de onda, é o ponto de partida de todas as teorias da radiação infravermelha, por isso é chamada de lei da radiação do corpo negro.
A influência da emissividade do objeto na termometria de radiação:
Os objetos reais que existem na natureza quase nunca são corpos negros. A quantidade de radiação de todos os objetos reais depende não apenas do comprimento de onda da radiação e da temperatura do objeto, mas também do tipo de material que constitui o objeto, do método de preparação, do processo térmico e do estado da superfície e das condições ambientais. . Portanto, para que a lei da radiação do corpo negro se aplique a todos os objetos práticos, deve-se introduzir um fator de proporcionalidade relacionado às propriedades do material e ao estado da superfície, a saber, a emissividade. Este coeficiente representa a proximidade da radiação térmica de um objeto real com a de um corpo negro, e tem um valor entre zero e um valor menor que 1. De acordo com a lei da radiação, desde que a emissividade do material seja conhecida , as características de radiação infravermelha de qualquer objeto podem ser conhecidas.
Os principais fatores que afetam a emissividade são:
Tipo de material, rugosidade da superfície, estrutura físico-química e espessura do material, etc.
Ao usar um termômetro de radiação infravermelha para medir a temperatura do alvo, a radiação infravermelha do alvo em sua faixa de comprimento de onda deve ser medida primeiro e, em seguida, a temperatura do alvo medido deve ser calculada pelo termômetro. Os termômetros monocromáticos são proporcionais à quantidade de radiação na banda: os termômetros bicolores são proporcionais à razão da radiação nas duas bandas.
Sistema infravermelho:
O termômetro infravermelho consiste em sistema óptico, fotodetector, amplificador de sinal, processamento de sinal, saída de exibição e outras partes. O sistema óptico concentra a energia da radiação infravermelha do alvo em seu campo de visão, e o tamanho do campo de visão é determinado pelas partes ópticas do termômetro e suas posições. A energia infravermelha é focada em um fotodetector e convertida em um sinal elétrico correspondente. O sinal é convertido no valor de temperatura do alvo medido após ser corrigido pelo amplificador e circuito de processamento de sinal, e corrigido de acordo com o algoritmo da terapia interna do instrumento e a emissividade do alvo.
A seleção de termômetros infravermelhos pode ser dividida em três aspectos:
Indicadores de desempenho, como faixa de temperatura, tamanho do ponto, comprimento de onda de trabalho, precisão de medição, tempo de resposta, etc.; ambiente e condições de trabalho, como temperatura ambiente, janela, display e saída, acessórios de proteção, etc.; outras opções, como facilidade de uso, manutenção e desempenho de calibração e preço, etc., também têm um certo impacto na escolha do termômetro. Com tecnologia e desenvolvimento contínuo, os melhores designs e novos avanços em termômetros infravermelhos fornecem aos usuários uma variedade de instrumentos funcionais e multiuso, ampliando a escolha.
Determine a faixa de temperatura:
A faixa de medição de temperatura é o índice de desempenho mais importante do termômetro. Por exemplo, os produtos Raytek cobrem a faixa de -50 graus - mais 3000 graus, mas isso não pode ser feito por um tipo de termômetro infravermelho. Cada modelo de termômetro tem sua própria faixa de temperatura específica. Portanto, a faixa de temperatura medida pelo usuário deve ser considerada precisa e abrangente, nem muito estreita nem muito ampla. De acordo com a lei da radiação do corpo negro, a mudança de energia radiante causada pela temperatura na banda de onda curta do espectro excederá a mudança de energia radiante causada pelo erro de emissividade.
Determinar o tamanho do alvo:
De acordo com o princípio, os termômetros infravermelhos podem ser divididos em termômetros monocromáticos e termômetros de duas cores (termômetros colorimétricos de radiação). Para um termômetro monocromático, a área do alvo a ser medido deve preencher o campo de visão do termômetro durante a medição de temperatura. Recomenda-se que o tamanho do alvo medido exceda 50% do campo de visão. Se o tamanho do alvo for menor que o campo de visão, a energia radiante de fundo entrará no ramo audiovisual do termômetro para interferir na leitura da medição de temperatura, resultando em erros. Por outro lado, se o alvo for maior que o campo de visão do termômetro, o termômetro não será afetado pelo fundo fora da área de medição.
Para o termômetro de duas cores Raytek, a temperatura é determinada pela proporção da energia radiante em duas bandas de comprimento de onda independentes. Portanto, quando o alvo medido for pequeno e não estiver cheio do local, e a presença de fumaça, poeira e obstruções no caminho da medição atenuar a energia da radiação, isso não afetará os resultados da medição. Mesmo quando a energia é atenuada em 95 por cento, a precisão de medição de temperatura necessária ainda pode ser garantida. Para o alvo pequeno, que está em movimento ou vibrando, às vezes se move no campo de visão, ou pode sair parcialmente do campo de visão, nessas condições, o uso de um termômetro de duas cores é a melhor escolha. Se for impossível apontar diretamente entre o termômetro e o alvo, o canal de medição for curvo, estreito, obstruído, etc., o termômetro de fibra óptica de duas cores é a melhor escolha. Isso se deve ao seu pequeno diâmetro e flexibilidade para transmitir energia de radiação óptica através de canais curvos, bloqueados e dobrados, permitindo assim a medição de alvos de difícil acesso, condições adversas ou próximos a campos eletromagnéticos.
Determinando a resolução óptica (distância e sensibilidade)
A resolução óptica é determinada pela razão de D para S, que é a razão entre a distância D entre o termômetro e o alvo e o diâmetro do ponto de medição, S. Se o termômetro precisar ser instalado longe do alvo devido a problemas ambientais condições e alvos pequenos devem ser medidos, um termômetro com alta resolução óptica deve ser selecionado. Quanto maior a resolução óptica, maior a relação D:S, maior o custo do termômetro.
Determine a faixa de comprimento de onda:
A emissividade e as propriedades de superfície do material alvo determinam a resposta espectral ou o comprimento de onda do termômetro. Para materiais de liga de alta refletividade, há uma emissividade baixa ou variável. Na região de alta temperatura, o melhor comprimento de onda para medir materiais metálicos é o infravermelho próximo, e o comprimento de onda de 0.18-1.0μm pode ser selecionado. Outras zonas de temperatura podem escolher comprimentos de onda de 1,6 μm, 2,2 μm e 3,9 μm. Como alguns materiais são transparentes em determinados comprimentos de onda, a energia infravermelha penetrará nesses materiais, portanto, comprimentos de onda especiais devem ser selecionados para esse material. Por exemplo, o comprimento de onda de 10 μm, 2,2 μm e 3,9 μm (o vidro a ser testado deve ser muito grosso, caso contrário ele passará) é selecionado para medir a temperatura interna do vidro; o comprimento de onda de 5.0 μm é selecionado para medir a temperatura interna do vidro; o comprimento de onda de 8-14 μm é adequado para a área de medição baixa; O comprimento de onda de 3,43 μm é selecionado para medir filme plástico de polietileno, e o comprimento de onda de 4,3 μm ou 7,9 μm é selecionado para poliéster. Se a espessura exceder 0.4mm, o comprimento de onda de 8-14μm é selecionado; por exemplo, o comprimento de onda de banda estreita 4.24-4.3μm é usado para medir C02 na chama, o comprimento de onda de banda estreita de 4,64μm é usado para medir C0 na chama e o comprimento de onda de 4,47μm é usado para medir N02 na chama.
Determinar o tempo de resposta:
O tempo de resposta representa a velocidade de resposta do termômetro infravermelho à mudança da temperatura medida, que é definida como o tempo necessário para atingir 95% da energia da leitura máxima. Está relacionado com a constante de tempo do fotodetector, do circuito de processamento de sinal e do sistema de exibição. O tempo de resposta do novo termômetro infravermelho da bytek pode chegar a 1 ms. Isso é muito mais rápido do que o método de medição de temperatura de contato. Se a velocidade de movimento do alvo for muito rápida ou ao medir o alvo de aquecimento rápido, o termômetro infravermelho de resposta rápida deve ser selecionado, caso contrário, a resposta de sinal suficiente não será alcançada, o que reduzirá a precisão da medição. No entanto, nem todas as aplicações requerem termômetros infravermelhos de resposta rápida. Para processos térmicos estacionários ou alvo com inércia térmica, o tempo de resposta do termômetro pode ser relaxado. Portanto, a seleção do tempo de resposta do termômetro infravermelho deve ser adaptada à situação do alvo medido.
Função de processamento de sinal:
A medição de processos discretos (como a produção de peças) é diferente dos processos contínuos, exigindo que os termômetros infravermelhos tenham funções de processamento de sinal (como retenção de pico, retenção de vale, valor médio). Por exemplo, ao medir o vidro na esteira transportadora, é necessário usar a retenção de pico e o sinal de saída de sua temperatura é transmitido ao controlador.
Condições ambientais a considerar:
As condições ambientais do termômetro têm grande influência nos resultados das medições, que devem ser consideradas e devidamente resolvidas, caso contrário afetarão a precisão da medição de temperatura e até causarão danos ao termômetro. Quando a temperatura ambiente é muito alta e há poeira, fumaça e vapor, podem ser usados acessórios como jaquetas de proteção, resfriamento de água, sistemas de resfriamento de ar e purificadores de ar fornecidos pelo fabricante. Esses acessórios podem efetivamente resolver o impacto ambiental e proteger o termômetro para medição precisa da temperatura. Ao identificar acessórios, serviços padronizados devem ser exigidos o máximo possível para reduzir os custos de instalação. Quando fumaça, poeira ou outras partículas degradam o sinal de energia medido, um termômetro de duas cores é a melhor escolha. Em ruído, campos eletromagnéticos, vibração ou condições ambientais inacessíveis, ou outras condições adversas, os termômetros bicolores de fibra óptica são a melhor escolha.
Em aplicações de materiais selados ou perigosos (como recipientes ou caixas de vácuo), o termômetro observa através de uma janela. O material deve ter resistência suficiente e passar na faixa de comprimento de onda de trabalho do termômetro usado. Também é necessário determinar se o operador também precisa observar pela janela, então escolha o local de instalação apropriado e o material da janela para evitar influência mútua. Em aplicações de medição de baixa temperatura, os materiais Ge ou Si são geralmente usados como janelas, que são opacas à luz visível, e o olho humano não pode observar o alvo através da janela. Se o operador precisar passar pelo alvo da janela, deve ser usado um material óptico que transmita tanto a radiação infravermelha quanto a luz visível. Por exemplo, um material óptico que transmita radiação infravermelha e luz visível, como ZnSe ou BaF2, deve ser usado como material da janela.
Simples de operar e fácil de usar:
Os termômetros infravermelhos devem ser intuitivos, simples de operar e fáceis de usar pelos operadores. Entre eles, um termômetro infravermelho portátil é um instrumento de medição de temperatura pequeno, leve e portátil que integra medição de temperatura e exibição de saída. O painel de exibição pode exibir a temperatura e fornecer várias informações de temperatura, e algumas podem ser operadas por controle remoto ou programa de software de computador.
No caso de condições ambientais adversas e complexas, um sistema com cabeçote de medição de temperatura e display separados pode ser selecionado para fácil instalação e configuração. A forma de saída do sinal que corresponde ao equipamento de controle atual pode ser selecionada.
Calibração de termômetros de radiação infravermelha:
Os termômetros infravermelhos devem ser calibrados para exibir corretamente a temperatura do alvo que está sendo medido. Se o termômetro usado estiver fora da tolerância de uso, ele precisa ser devolvido ao fabricante ou centro de reparo para recalibração.
