红外温度传感器的正确选择方法
    

       在化工、食品等行业生产过程中都要求对温度进行监控或监视,因此使用红外温度传感器是保证在生产工艺过程中产品的质量和性能,可见红外温度传感器的重要性。那么该如何选择合适的红外温度传感器呢?

  选择红外温度传感器主要从性能指标和环境和工作条件两方面来加以考虑。其中性能指标又包括温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等;

  环境和工作条件则包括环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等。其它你也可以将使用方便、维修和校准性能以及价格等方面因素进行综合比较。随着红外技术和不断发展,用户对红外传感器有很多种选择。

  一、确定测温范围

  测温范围是传感器最重要的一个性能指标,每种型号的传感器都有自己特定的测温范围。因此,用户的被测温度范围一定要考虑准确、周全,既不要过窄,也不要过宽。根据黑体辐射定律,在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化,因此,测温时应尽量选用短波较好。

  二、确定目标尺寸

  红外温度传感器根据原理可分为单色温度传感器和双色温度传感器。对于单色温度传感器,在进行测温时,被测目标面积应充满传感器视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场,背景辐射能量就会进入传感器的视声符支干扰测温读数,造成误差。相反,如果目标大于测温仪的视场,测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。

  双色温度传感器是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。因此当被测目标很小,没有充满现场,测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡对辐射能量有衰减时,都不会对测量结果产生影响,有的甚至在能量衰减了95%的情况下,仍能保证要求的测温精度。对于目标细小,又处于运动或振动之中的目标;有时在视场内运动,或可能部分移出视场的目标,在此条件下,使用双色温度传感器是最佳选择。如果测温仪和目标之间不可能直接瞄准,测量通道弯曲、狭小、受阻等情况下,双色光纤温度传感器是最佳选择。这是由于其直径小,有柔性,可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量,因此可以测量难以接近、条件恶劣或靠近电磁场的目标。

  三、确定光学分辨率

  光学分辨率由D与S之比确定,是传感器到目标之间的距离D与测量光斑直径S之比。如果传感器由于环境条件限制必须安装在远离目标之处,而又要测量小的目标,就应选择高光学分辨率的传感器。光学分辨率越高,即增大D:S比值,测温仪的成本也越高。

  四、确定波长范围

  目标材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱响应或波长。对于高反射率合金材料,有低的或变化的发射率。在高温区,测量金属材料的最佳波长是近红外,可选用0.18-1.0μm波长。其他温区可选用1.6μm、2.2μm和3.9μm波长。由于有些材料在一定波长是透明的,红外能量会穿透这些材料,对这种材料应选择特殊的波长。如测量玻璃内部温度选用10μm、2.2μm和3.9μm(被测玻璃要很厚,否则会透过)波长;测量玻璃内部温度选用5.0μm波长;测低区区选用8-14μm波长为宜;再如测量聚乙烯塑料薄膜选用3.43μm波长,聚醋类选用4.3μm或7.9μm波长。厚度超过0.4mm选用8-14μm波长;又如测火焰中的C02用窄带4.24-4.3μm波长,测火焰中的C0用窄带4.64μm波长,测量火焰中的N02用4.47μm波长。

  五、确定响应时间

  响应时间表示红外温度传感器对被测温度变化的反应速度,定义为到达最后读数的95%能量所需要时间,它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。新型红外温度传感器响应时间可达1ms。这要比接触式测温方法,快得多。如果目标的运动速度很快或测量快速加热的目标时,要选用快速响应红外温度传感器,否则达不到足够的信号响应,会降低测量精度。然而,并不是所有应用都要求快速响应的红外温度传感器。对于静止的或目标热过程存在热惯性时,测温仪的响应时间就可以放宽要求了。因此,红外温度传感器响应时间的选择要和被测目标的情况相适应。

  六、信号处理功能

  测量离散过程(如零件生产)和连续过程不同,要求红外温度传感器有信号处理功能(如峰值保持、谷值保持、平均值)。如测温传送带上的玻璃时,就要用峰值保持,其温度的输出信号传送至控制器内。

  七、环境条件考虑

  温度传感器所处的环境条件对测量结果有很大影响,应加以考虑、并适当解决,否则会影响测温精度甚至引起测温仪的损坏。当环境温度过高、存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下,可选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效地解决环境影响并保护测温仪,实现准确测温。在确定附件时,应尽可能要求标准化服务,以降低安装成本。调查烟雾、灰尘或其他颗粒降低测量能量信号,双色温度传感器是最佳选择。在噪声、电磁场、震动或难以接近环境条件下,或其他恶劣条件下,光纤双色温度传感器是最佳选择。

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       在化工、食品等行业生产过程中都要求对温度进行监控或监视,因此使用红外温度传感器是保证在生产工艺过程中产品的质量和性能,可见红外温度传感器的重要性。那么该如何选择合适的红外温度传感器呢?

  选择红外温度传感器主要从性能指标和环境和工作条件两方面来加以考虑。其中性能指标又包括温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等;

  环境和工作条件则包括环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等。其它你也可以将使用方便、维修和校准性能以及价格等方面因素进行综合比较。随着红外技术和不断发展,用户对红外传感器有很多种选择。

  一、确定测温范围

  测温范围是传感器最重要的一个性能指标,每种型号的传感器都有自己特定的测温范围。因此,用户的被测温度范围一定要考虑准确、周全,既不要过窄,也不要过宽。根据黑体辐射定律,在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化,因此,测温时应尽量选用短波较好。

  二、确定目标尺寸

  红外温度传感器根据原理可分为单色温度传感器和双色温度传感器。对于单色温度传感器,在进行测温时,被测目标面积应充满传感器视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场,背景辐射能量就会进入传感器的视声符支干扰测温读数,造成误差。相反,如果目标大于测温仪的视场,测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。

  双色温度传感器是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。因此当被测目标很小,没有充满现场,测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡对辐射能量有衰减时,都不会对测量结果产生影响,有的甚至在能量衰减了95%的情况下,仍能保证要求的测温精度。对于目标细小,又处于运动或振动之中的目标;有时在视场内运动,或可能部分移出视场的目标,在此条件下,使用双色温度传感器是最佳选择。如果测温仪和目标之间不可能直接瞄准,测量通道弯曲、狭小、受阻等情况下,双色光纤温度传感器是最佳选择。这是由于其直径小,有柔性,可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量,因此可以测量难以接近、条件恶劣或靠近电磁场的目标。

  三、确定光学分辨率

  光学分辨率由D与S之比确定,是传感器到目标之间的距离D与测量光斑直径S之比。如果传感器由于环境条件限制必须安装在远离目标之处,而又要测量小的目标,就应选择高光学分辨率的传感器。光学分辨率越高,即增大D:S比值,测温仪的成本也越高。

  四、确定波长范围

  目标材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱响应或波长。对于高反射率合金材料,有低的或变化的发射率。在高温区,测量金属材料的最佳波长是近红外,可选用0.18-1.0μm波长。其他温区可选用1.6μm、2.2μm和3.9μm波长。由于有些材料在一定波长是透明的,红外能量会穿透这些材料,对这种材料应选择特殊的波长。如测量玻璃内部温度选用10μm、2.2μm和3.9μm(被测玻璃要很厚,否则会透过)波长;测量玻璃内部温度选用5.0μm波长;测低区区选用8-14μm波长为宜;再如测量聚乙烯塑料薄膜选用3.43μm波长,聚醋类选用4.3μm或7.9μm波长。厚度超过0.4mm选用8-14μm波长;又如测火焰中的C02用窄带4.24-4.3μm波长,测火焰中的C0用窄带4.64μm波长,测量火焰中的N02用4.47μm波长。

  五、确定响应时间

  响应时间表示红外温度传感器对被测温度变化的反应速度,定义为到达最后读数的95%能量所需要时间,它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。新型红外温度传感器响应时间可达1ms。这要比接触式测温方法,快得多。如果目标的运动速度很快或测量快速加热的目标时,要选用快速响应红外温度传感器,否则达不到足够的信号响应,会降低测量精度。然而,并不是所有应用都要求快速响应的红外温度传感器。对于静止的或目标热过程存在热惯性时,测温仪的响应时间就可以放宽要求了。因此,红外温度传感器响应时间的选择要和被测目标的情况相适应。

  六、信号处理功能

  测量离散过程(如零件生产)和连续过程不同,要求红外温度传感器有信号处理功能(如峰值保持、谷值保持、平均值)。如测温传送带上的玻璃时,就要用峰值保持,其温度的输出信号传送至控制器内。

  七、环境条件考虑

  温度传感器所处的环境条件对测量结果有很大影响,应加以考虑、并适当解决,否则会影响测温精度甚至引起测温仪的损坏。当环境温度过高、存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下,可选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效地解决环境影响并保护测温仪,实现准确测温。在确定附件时,应尽可能要求标准化服务,以降低安装成本。调查烟雾、灰尘或其他颗粒降低测量能量信号,双色温度传感器是最佳选择。在噪声、电磁场、震动或难以接近环境条件下,或其他恶劣条件下,光纤双色温度传感器是最佳选择。

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    收录时间:2014年03月18日 10:54:58 来源:温度传感器 作者:yangchaonan
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