紅外技術(shù)
紅外輻射 特點(diǎn) 溫度測(cè)量 原理 輻射原理 測(cè)距系數(shù)
光學(xué)性能 觀測(cè) 熱放射率 熱放射板 黑體 光學(xué)透鏡
什么是紅外輻射？
紅外測(cè)溫儀是通過紅外輻射運(yùn)行的。紅外線是占據(jù)在可見光之間電磁波譜的一部分。電磁波譜是一組不同類型的輻射。它包括伽馬射線、x射線、紫外線、可見紅外輻射、微波、和無線電波。紅外線的波長(zhǎng)大于可見光的波長(zhǎng)。因此紅外線是一種不可見光。“紅外”的意思就是“在紅線以下”，表明這種光只有在電磁波譜的紅光以下才能被看到。
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特點(diǎn)
非接觸溫度感測(cè)器可以測(cè)量所有目標(biāo)物體釋放的紅外能量，具有響應(yīng)快的特點(diǎn)。通常被用于測(cè)量移動(dòng)和間歇性目標(biāo)，真空狀態(tài)下的目標(biāo)，由于惡劣環(huán)境空間限制以及安全威脅無法由人接觸的目標(biāo)。盡管在有些情況下使用其它設(shè)備也可以完成，但成本相對(duì)較高。
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接觸和無接觸溫度測(cè)量
接觸溫度檢測(cè)器必須和目標(biāo)材料溫度相稱。例如，在一個(gè)玻璃測(cè)溫儀中的汞接受了空氣中的溫度，因此而熱脹或者冷縮。當(dāng)一個(gè)接觸檢測(cè)器被置于一個(gè)不同的環(huán)境中時(shí)，它就需要一段時(shí)間去適應(yīng)新的環(huán)境。這也被稱作檢測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間。在某些應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，檢測(cè)器要接觸被測(cè)物是不實(shí)際或者是不可能的。而紅外檢測(cè)器可以在短時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)距離測(cè)量溫度，因此在某些情況下它是非常實(shí)用的。
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溫度測(cè)量原理
紅外檢測(cè)器將吸收的輻射轉(zhuǎn)化為熱能，因此提高檢測(cè)器的溫度。并把溫度變化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電子信號(hào)，放大顯示出來。
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輻射原理
所有的物體都是由不斷震動(dòng)的原子構(gòu)成的，高能量的原子震動(dòng)頻率越高。所有微粒的震動(dòng)，包括這些原子，生成電磁波譜。物體的溫度越高，它的震動(dòng)就越快，因此光譜的輻射能量就越高。結(jié)果，所有物體都不停的以自身的波長(zhǎng)頻率向外輻射，而其波長(zhǎng)和頻率又取決于物體自身的溫度和它的光譜比輻射率。
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視覺范圍比率和到直徑距離的比率
視覺范圍是指儀器操作的角度，它是由該個(gè)體的視度所決定的。視覺范圍是儀器和目標(biāo)物距離與目標(biāo)物直徑的比率。目標(biāo)物越小，你就應(yīng)該靠它更近一些。當(dāng)目標(biāo)物的直徑很小時(shí)，那么將溫度計(jì)靠目標(biāo)物近一些就顯得很重要，這樣可以確保只是在測(cè)量該目標(biāo)物，而不包括周圍環(huán)境。
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視度操作
d : s是指視點(diǎn)直徑距離的比率，它包括目標(biāo)物前面大限度接受輻射的90%。對(duì)該尺度的解釋如下圖所示：
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激光可視
激光點(diǎn)是用來顯示測(cè)量區(qū)域的點(diǎn)，而不是散發(fā)出某種東西要測(cè)量。這是一個(gè)誤區(qū)。傳感器被放在激光模塊的旁邊，被直射的物體。和激光形成了同樣的光線路徑。
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發(fā)射率
發(fā)射率是指物體放射或吸收能量的能力。理想的發(fā)射器具有可以發(fā)射射入能量的發(fā)射率。一個(gè)具有0.8發(fā)射率的物體可以吸收80%的射入能量，而把其他的20%反射掉。發(fā)射率是一個(gè)物體在特定的溫度下輻射出的能量和在同樣溫度下一個(gè)理想的輻射體所放射出的能量的比率。發(fā)射率的數(shù)值一般是在0.0和1.0之間。
紅外輻射
好的發(fā)射體
發(fā)射率 ~0.9
反射率 ~0.1
不好的發(fā)射體
發(fā)射率 ~0.1
反射率 ~0.9
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發(fā)射率表
物質(zhì) 溫度 （℃/℉） 發(fā)射率
金 （高純） 227/440 0.02
鋁箔 27/81 0.04
鋁片 27/81 0.18
家庭用鋁 （扁平） 23/73 0.01
鋁 （ 98.3% 純度的板塊） 227/440 0.04
577/1070 0.06
鋁 （粗糙的板快） 26/78 0.06
鋁 （氧化 @ 599℃） 199/390 0.11
599/1110 0.19
頂部磨光的鋁 38/100 0.22
錫 （亮的鍍錫的鐵片） 25/77 0.04
鎳絲 187/368 0.1
鉛 （純度 99.9% - 未氧化） 127/260 0.06
銅 199/390 0.18
599/1110 0.19
鋼 199/390 0.52
599/1110 0.57
鍍錫的鐵片（亮） 28/82 0.23
黃銅（高度磨光） 247/476 0.03
黃銅 （硬的包金箔的 – 磨光的金屬線） 21/70 0.04
鍍錫的鐵 （亮） - 0.13
鐵板 （*生銹） 20/68 0.69
包金箔的鋼片 21/71 0.66
氧化鐵 100/212 0.74
鍛造鐵
21/70 0.94
熔鑄鐵 1299-1399/3270-2550 0.29
銅 （磨光） 21-117/70-242 0.02
銅（被擦的發(fā)亮的而非反射的） 22/72 0.07
銅（重的氧化板） 25/77 0.78
搪瓷（鐵上裝有保險(xiǎn)絲） 19/66 0.9
福米卡薄板 27/81 0.94
凍土 - 0.93
磚 （紅 – 粗糙） 21/70 0.93
磚（ - 沒有上釉的 粗糙） 1000/1832 0.8
carbon （t - carbon 0.9% ash） 127/260 0.81
混凝土 - 0.94
玻璃 （光滑） 22/72 0.94
花崗巖 （刨光的） 21/70 0.85
冰 0/32 0.97
大理石（l磨光的灰色的） 22/72 0.93
石棉板 23/74 0.96
石棉紙 38/100 0.93
371/700 0.95
瀝青（鋪路） 4/39 0.97
紙（黑色焦油） - 0.93
紙（白色） - 0.95
塑料（白色） - 0.91
膠合板 19/66 0.96
水 - 0.95
木頭 （氣味清新的） - 0.9
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黑體物
一個(gè)*吸收輻射能的物體不會(huì)反射輻射。值得注意的是，在熱量平衡的情況下，黑體物可以以同樣的速度吸收和放射。當(dāng)熱量平衡被保持的情況下，放射和吸收也是平衡的。制造商用這種黑體物通過調(diào)整目標(biāo)溫度來校準(zhǔn)產(chǎn)品，我們也可以通過一些特殊的要求來設(shè)計(jì)和生產(chǎn)這樣的黑體物校準(zhǔn)器。
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光學(xué)透鏡
兩種紅外輻射的光學(xué)原理是：反射原理和折射原理。就象他們的名稱一樣，反射原理的作用是反射射入的放射線。折射原理的作用是折射并傳輸射入的放射線。我們不同類型的產(chǎn)品都具有兩種光學(xué)原理。
透鏡-st68x鍺系列
用來生產(chǎn)紅外輻射系統(tǒng)中的折射光學(xué)的常見的物質(zhì)是鍺和硅。鍺是一種類似銀的金屬，是一種折射指數(shù)（n-4）非常高的一種固體?？梢岳蒙倭康逆N透鏡來設(shè)計(jì)高分辨率的光學(xué)系統(tǒng)。另外，根據(jù)它的高折射指數(shù)，對(duì)于任何傳輸光學(xué)系統(tǒng)的鍺來說都必須具有輻射涂層。鍺具有低散射，所以它不太可能需要變色，除非是在被應(yīng)用于st68x系列產(chǎn)品中的高分辨率系統(tǒng)中。
塑料菲（涅耳）透鏡—st65x系列
大部分色紅外溫度計(jì)只是簡(jiǎn)單的探測(cè)目標(biāo)物的溫度，而沒有更高的光學(xué)性能，象長(zhǎng)距離探測(cè)。我們已經(jīng)設(shè)計(jì)了塑料菲（涅耳）透鏡，而且在大部分應(yīng)用中為用戶設(shè)計(jì)了較低的成本。
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需要注意的是普通的玻璃不能夠傳送超過2.5 μm的輻射，裝有保險(xiǎn)絲的硅具有熱量膨脹系數(shù)的特點(diǎn)。使光學(xué)系統(tǒng)在改變環(huán)境條件中顯的特別有用。它的傳送范圍是從大約0.3 μm 到3 μm。
應(yīng)用：
由于紅外測(cè)量的本質(zhì)決定了紅外儀器更多的被應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。紅外溫度計(jì)被普遍的用在鋼鐵，玻璃和塑料工業(yè)。他們也被廣泛的應(yīng)用于預(yù)防設(shè)施中。
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鋼鐵工業(yè)
鋼鐵工業(yè)使用溫度計(jì)是因?yàn)楫a(chǎn)品都是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，溫度都非常高。普通的鋼鐵工業(yè)應(yīng)用是溫度是一個(gè)持續(xù)的狀態(tài)熔化的鋼鐵開始轉(zhuǎn)變成塊。用同一的溫度重新加熱鋼鐵是防止它變形的關(guān)鍵，紅外溫度計(jì)被用來測(cè)量回?zé)崞鞯膬?nèi)部溫度。在高溫旋轉(zhuǎn)軋碾機(jī)中，紅外溫度計(jì)被用來確認(rèn)產(chǎn)品的溫度是在旋轉(zhuǎn)限度內(nèi)。在冷卻軋碾機(jī)，紅外溫度計(jì)在鋼鐵冷卻的過程中來監(jiān)控鋼鐵的溫度。
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玻璃工業(yè)
在玻璃工業(yè)中，產(chǎn)品也是處于動(dòng)態(tài)中，要被加熱到很高的溫度。紅外溫度計(jì)用來監(jiān)測(cè)熔爐中的溫度。手提式的傳感器通過測(cè)量外部來探測(cè)高溫點(diǎn)。測(cè)量溶化玻璃的溫度來決定適當(dāng)?shù)娜蹱t口的溫度。在扁平的玻璃品中，傳感器在每個(gè)加工階段都要檢測(cè)溫度。錯(cuò)誤的溫度或過快的溫度變化會(huì)造成不平的膨脹或收縮。對(duì)于瓶子和容器產(chǎn)品來說，熔化的玻璃會(huì)流向保持在同一溫度的前爐。紅外溫度計(jì)被用來探測(cè)前爐的玻璃的溫度。所以它在出口的地方應(yīng)該是適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。在玻璃纖維制品，紅外傳感器被用來在加工爐中探測(cè)前爐的玻璃的溫度。紅外傳感器在玻璃工業(yè)中另外一個(gè)用途是用于擋風(fēng)玻璃制品工藝中。
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塑料工業(yè)
在塑料工業(yè)中，紅外溫度計(jì)被用來避免產(chǎn)品被玷污，測(cè)量動(dòng)態(tài)物體和測(cè)量高溫塑料。在吹制的薄膜噴出的過程中，溫度測(cè)量來調(diào)整適應(yīng)加熱和冷卻可以幫助保持塑料的張力的完整和它的厚度。在拋制的薄膜噴出的過程中，傳感器幫助控制溫度來保證產(chǎn)品的厚度和同一。在薄片壓出時(shí)，傳感器可以讓操作員來調(diào)整熄滅的加熱器和冷卷來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
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預(yù)防性的維護(hù)
用便攜式的熱量顯示系統(tǒng)，維護(hù)人員可以找出潛在的或已存在的問題。例如：發(fā)動(dòng)機(jī)線圈繞組過熱，變壓器上的塞緊的冷卻鰭片，電容接觸不良，熱量在壓縮機(jī)的汽缸蓋集結(jié)。任何問題出現(xiàn)都伴隨著溫度升高，或者溫度曲線與周圍溫度截然不，這樣可以用便攜式的熱量顯示系統(tǒng)進(jìn)行定位。大多數(shù)情況下，在要求停止工藝流程前，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并進(jìn)行及時(shí)校正。
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化學(xué)工業(yè)
在石化行業(yè)中，煉廠在常規(guī)的預(yù)防維護(hù)程序中采用溫度顯示系統(tǒng)。這些程序包括熔爐工藝的監(jiān)控及熱電偶示數(shù)的確認(rèn)。在熔爐工藝檢測(cè)中，紅外顯示器被用來檢測(cè)受熱面管集結(jié)碳的比例。這種被稱之為焦化的集結(jié)，會(huì)導(dǎo)致熔爐的更高的點(diǎn)火率，也會(huì)使管子溫度升高。這種高溫工況會(huì)降低管子的壽命。因?yàn)檫@種結(jié)焦會(huì)妨礙產(chǎn)品均勻的吸收管子的熱量。當(dāng)使用紅外測(cè)溫儀的時(shí)候我們會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)交區(qū)域的管表面溫度往往會(huì)比其他區(qū)域的管子表面溫度高。
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