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  魯陵一枝花 2015-06-03 00:00:00

  溫度是度量物體冷熱程度的一個(gè)物理量，是工業(yè)生產(chǎn)中很普遍、很重要的一個(gè)熱工參數(shù)，許多生產(chǎn)工藝過程要求對溫度進(jìn)行監(jiān)視和控制。某些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常會(huì)在溫度方面有明顯的反映，從而根據(jù)溫度值的變化可以了解機(jī)電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及其故障。 而溫度不能直接測量，必須借助物體的某些物理性質(zhì)來間接地測量。表1列出常用的測溫方法和特點(diǎn)，其 中紅外測溫作為一種常用的測溫技術(shù)具有很明顯的優(yōu)勢。 　　1 紅外測溫儀的特點(diǎn) 　　紅外測溫是一種非接觸式測溫技術(shù)，它具有以下 特點(diǎn)： (1)非接觸測量;(2)反應(yīng)時(shí)間快，十分之幾秒; (3)靈敏度高，0.1℃ 的溫度分辨率和毫米級的空 間分辨率; (4)測溫范圍廣，零下幾十度到上千度。由于測量時(shí)無需接觸被測物體，因此可安全地檢 測難以接觸的物體的溫度，并且對被測物體無污染和 損壞。便攜式紅J’I，N溫儀由于隨身攜帶方便，操作簡便， 能用于多方面的目標(biāo)溫度檢測，被廣泛應(yīng)用于設(shè)備故障診斷、暖通、鐵路、石油、化工、冶金、玻璃、金屬加工 等領(lǐng)域。本文從紅外測溫的基本原理出發(fā)，ZD談?wù)?如何提高紅外測溫儀的準(zhǔn)確性。 　　2 紅外測溫的基本原理 　　紅外線是一種不可見光，它具有很強(qiáng)的熱效應(yīng)。自然界里任何物體，只要它的溫度高于零度(一 273~C)都能輻射紅外線。利用物體的紅外輻射來測量 物質(zhì)溫度就是紅外測溫。紅外測溫遵循的基本原理和依據(jù)為斯蒂芬一彼爾 茲曼定律。該定律給出了物質(zhì)溫度與輻射能量之間的 關(guān)系式中： E一物體的輻射功率(W/m); 仃一材料的比輻射率; s一斯蒂芬一彼爾茲曼常數(shù)(5.67 X 10 W/(m ·K )); 卜物體的溫度(K)。由上式可知：根據(jù)物體發(fā)射的輻射功率(探測器測 量出)和它的比輻射率(查表或?qū)嶒?yàn)得到)，按照上面 的公式就可求出它的溫度。 3如何提高紅外測溫儀的準(zhǔn)確性 　　3.1 確定測溫范圍 　　測溫范圍是Z重要的一個(gè)性能指標(biāo)。如Raytek(雷泰)產(chǎn)品覆蓋范圍為一5O℃ 一 3000℃ ，但這不能由一種型號的紅外測溫儀來完成，每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范圍。因此，用 戶對待測溫度應(yīng)大致有一定了解，然后才能決定選擇使用什么型號的測溫儀。被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn) 確、周全，既不要過窄，也不要過寬。測溫儀測溫范圍越窄，監(jiān)控溫度的輸出信號分辨率越高，精確度越高， 測溫就更準(zhǔn)確。測溫范圍過寬，會(huì)降低測溫精度，誤差 較大。 常見材料發(fā)射率 　　常見物體發(fā)射率對照表 材料名稱　　 規(guī)格 發(fā)射率 材料名稱 規(guī)格 發(fā)射率 鋁 氧化 0.20-0.40 人體皮膚 0.98 拋光 0.02-0.04 石墨 氧化 0.20-0.60 銅 氧化 0.40-0.80 塑膠 透明度 ＞0.5mm 0.95 拋光 0.02-0.05 黃金 0.01-0.10 橡膠 0.95 鐵 氧化 0.60-0.09 塑膠 0.85-0.95 鋼 氧化 0.70-0.90 混凝土 0.95 石棉 0.95 水泥 0.96 石膏 0.80-0.90 土壤 0.90-0.98 瀝青 0.95 灰泥 0.89-0.91 陶器 0.95 磚 0.93-0.96 木材 0.90-0.95 大理石 0.94 木炭 粉末 0.96 紡織品 各種 0.90 漆器 0.80-0.95 紙 顏色 0.94 漆器 無光澤 0.97 碳膠 0.90 沙子 0.90 肥皂泡 0.75-0.80 泥土 0.92-0.96 水 0.93 沙礫 餐具 0.95 雪 0.83-0.90 玻璃 規(guī)格 0.85-0.92 冰 0.96-0.98 紡織品 0.95 　　3.2 確定被測物體的發(fā)射率 　　發(fā)射率反應(yīng)了一個(gè)物體輻射紅外光線的能力。因此要根據(jù)設(shè)定的發(fā)射率來 補(bǔ)償不同物體因發(fā)射率不同而導(dǎo)致的對測量溫度的影響。影響發(fā)射率的主要因數(shù)有：材料種類、表面粗糙 度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等。圖1列出了常見材料的發(fā)射率，以方便使用查閱。工程上一些其它物體的發(fā) 射率也能在有關(guān)文獻(xiàn)中查到。對于未知發(fā)射率的物體，可先用接觸式測溫儀測量物體表面，再用紅外測溫 儀測量物體表面。同時(shí)調(diào)整發(fā)射率，使得測量到的溫度與接觸式測溫儀的溫度一致，此時(shí)的發(fā)射率即為測 量物體的發(fā)射率。 銀粉常作為設(shè)備外殼的防腐，似漆非漆，它由鋅粉配以調(diào)和劑配置而成，不同與一般油漆。它的發(fā)射率 資料上很少介紹，可以用以下方法測出其發(fā)射率：在實(shí)驗(yàn)室加溫，用熱電阻器件測出銀粉表面溫度，然后通過 調(diào)整發(fā)射率，當(dāng)測溫儀溫度與熱電阻器件測出溫度相 近時(shí)，該發(fā)射率即為待測發(fā)射率。實(shí)際上，很多單位還在使用無法調(diào)整發(fā)射率的便 攜式測溫儀，測溫時(shí)，不能根據(jù)物體材料調(diào)整相應(yīng)發(fā)射 率，誤差過大。 　　3.3 了解光學(xué)分辨率(距離系數(shù))， 　　注意測量距離光學(xué)分辨率由D與S之比確定，是測溫儀到目標(biāo)之間的 距離D與測量靶點(diǎn)直徑S之比。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處使用，而又要測量小的 目標(biāo)，就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀。反之，則選擇低光學(xué)分辨率的紅外測溫儀。因?yàn)楣鈱W(xué)分辨率越高， 即D：S比值越大，測溫儀的成本也越高。 實(shí)際使用中，許多人忽略了測溫儀的光學(xué)分辨率。不管被測目標(biāo)點(diǎn)直徑s大小，打開激光束對準(zhǔn)測量目 標(biāo)就測試。實(shí)際上他們忽略了該測溫儀的D：S值的要 求，這樣測出的溫度誤差可能很大。比如，用測量距離與目標(biāo)直徑D：S=8：1的測溫 儀，測量距離應(yīng)滿足圖2要求，也就是表2的要求。測量時(shí)應(yīng)盡量使測量目標(biāo)充滿測溫儀的整個(gè)視場，以確 保測量結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。圖2所示測溫儀的激 光束與ZX有1.2innl的距離，所以用激光束瞄準(zhǔn)較小 目標(biāo)時(shí)應(yīng)考慮這個(gè)偏差。 　　3.4 環(huán)境條件的影響 　　紅外測溫儀的探測器是在環(huán)境溫度下工作的，它對紅外輻射能量的接收，會(huì)受到工 作環(huán)境溫度的影響。每種測溫儀有自己的正常工作條件，因此在使用中，我們應(yīng)盡量使其達(dá)到工作要求。具D：S≈ 尉2 體條件可參考有關(guān)說明書。 被測目標(biāo)表面紅外輻射能量是經(jīng)大氣傳輸?shù)郊t外測溫儀里的，這就會(huì)受到大氣中的水蒸汽、二氧化碳、 一氧化碳等氣體分子的吸收而衰減和空氣中懸浮微粒的散射而衰減。輻射能量傳輸?shù)乃p隨距離的增大而 增加，使得儀器顯示出來的溫度低于被測目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際溫度值，從而造成誤診斷。由此可見，檢測距離增 大，大氣影響將會(huì)越來越大。如要獲得目標(biāo)溫度準(zhǔn)確性，必須采取如下對策：盡量選擇在環(huán)境大氣比較干 燥、潔凈的時(shí)節(jié)進(jìn)行檢測;在不影響安全的條件下盡可能縮短檢測距離，還要對溫度測量結(jié)果進(jìn)行合理的距 離修正，以便測得實(shí)際溫度值。 例如，對戶外電力設(shè)備進(jìn)行檢測時(shí)，紅外測溫儀接收的紅外輻射除了包括受檢設(shè)備相應(yīng)部位自身發(fā)射的 輻射以外，還會(huì)包括設(shè)備其他部位和背景的反射，以及直接射人太陽輻射。這些輻射都將對設(shè)備待測部位的 溫度造成干擾，對故障檢測帶來誤差。因此盡可能選 擇在陰天或者在傍晚日落無光照時(shí)問進(jìn)行。影響測溫準(zhǔn)確性的環(huán)境因素比較多，大家使用時(shí)， 可針對具體精度要求，采取相應(yīng)的措施。 　　3.5 清潔鏡頭和測溫儀的標(biāo)定 　　測溫儀使用一段時(shí)問后，鏡頭上會(huì)積留灰塵，這一點(diǎn)易被忽視。可用清潔 球吹去表面塵?；蚴褂脻崈舻拿藓炚瓷僭S水清潔鏡頭表面。否則會(huì)造成測溫儀所示的溫度低于被測目標(biāo)的 實(shí)際溫度。 紅外測溫儀必須定期標(biāo)定，這樣才能使它正確地顯示出被測目標(biāo)的溫度。如果所用的測溫儀在使用中 出現(xiàn)測溫超差，則需退回廠家或維修ZX重新標(biāo)定。 　　4 結(jié)論 　　紅外測溫技術(shù)是一種非常有效的在線監(jiān)測手段。 它不但可以通過在線監(jiān)測發(fā)現(xiàn)缺陷，而且還能與其它試驗(yàn)方法相結(jié)合，對故障進(jìn)行定位，給檢修帶來很大方 便。但是不完善的測量會(huì)造成測溫誤差過大，起不到 監(jiān)測作用。目前紅外在線診斷技術(shù)還在經(jīng)驗(yàn)發(fā)展階段。這就 要求紅外監(jiān)測工作者通過各種設(shè)備內(nèi)部故障特性、圖譜的研究和實(shí)踐的積累，來不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，提高診斷 準(zhǔn)確性。

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