什么應(yīng)用中使用紅外線高溫計測量溫度？

在常規(guī)傳感器無法使用時，用戶可以使用紅外線高溫計測量溫度。具體來說，在測量運動物體（如滾輪、運動設(shè)備）而需要進行非接觸式測量的情況下、或者距離過遠的情況下、或者待測量溫度太高使熱電偶或其它接觸式傳感器無法測量的情況下，都應(yīng)該使用紅外線高溫計。

在選擇紅外線高溫計時，應(yīng)當(dāng)針對應(yīng)用考慮哪些因素？

有關(guān)任何紅外線高溫計的重要考慮因素均包括視場（目標(biāo)的尺寸和距離）、待測量表面的類型（有關(guān)發(fā)射率的考慮因素）、光譜響應(yīng)（對于大氣效應(yīng)或透射過表面）、溫度范圍和安裝方式（手持式或固定安裝式）。其它考慮因素包括響應(yīng)時間、環(huán)境、安裝限制、觀察孔或觀察窗使用以及需要的信號處理。

視場

視場有何意義？為何視場很重要？

視場指儀器工作的視場角，由儀器的光學(xué)器件決定。若要獲得精確的溫度讀數(shù)，被測量目標(biāo)應(yīng)該占滿儀器的視場。由于紅外線器件確定視場內(nèi)所有表面的平均溫度，那么如果背景溫度與物體溫度不同，就會出現(xiàn)測量誤差（圖1）。

大多數(shù)通用指示器的焦距介于20" ~ 60"之間。焦距是最小測量光斑出現(xiàn)的點。例如，儀器的距離與光斑直徑比為120:1，焦距為60"，則60"處的最小光斑直徑為0.5"。短焦儀器的焦距通常為0.1 ~ 12"，而長焦儀器使用焦距可以達到大約50'。許多長距離或小光斑直徑的儀器還帶有瞄準(zhǔn)鏡，以便改善對焦。大多數(shù)儀器都有視場圖，可幫助估算特定距離處的光斑直徑。

                               發(fā)射率

什么是發(fā)射率，發(fā)射率如何與紅外線溫度測量聯(lián)系起來？

發(fā)射率定義為某個物體在給定溫度下輻射的能量與理想輻射體或黑體在相同溫度下輻射的能量之比率。黑體的發(fā)射率是1.0?；蚝隗w在相同溫度下輻射的能量之比率。黑體的發(fā)射率是1.0。 所有發(fā)射率值都在0.0 ~ 1.0范圍內(nèi)。

E + T + R = 1.0

紅外線測量的理想表面是發(fā)射率為1.0的理想輻射體或黑體。然而，大多數(shù)物體并非理想輻射體，它們將反射或透射一部分能量。大部分儀器有能力對不同的發(fā)射率值以及對不同材料進行補償。一般而言，物體的發(fā)射率越高，使用紅外線獲得精確溫度測量就越容易。發(fā)射率極低的物體（低于0.2）測量起來會非常困難。一些經(jīng)過拋光的閃亮金屬表面（例如鋁）在紅外線中反射性很強，以致于不能總是進行精確的溫度測量。

除了一些特殊應(yīng)用（例如薄膜塑料）以外，通常反射率是比透射率更重要的考慮因素。大多數(shù)有機物質(zhì)（木頭、布料、塑料等）的反射率約為0.95。大部分粗糙表面或油漆表面也有比較高的反射率值。

確定反射率的四種方法

為了確保精確的溫度測量，有以下四種方法可確定材料的發(fā)射率：

使用精密的傳感器，將材料試樣加熱到一個已知溫度，然后使用紅外線儀器測量溫度。接著，調(diào)整發(fā)射率值，強行讓指示器顯示正確溫度。

對于相對較低的溫度（最高500?F），可以測量遮蔽膠帶（發(fā)射率為0.95）。接著，調(diào)整發(fā)射率值，強行讓指示器顯示材料的正確溫度。

對于高溫測量，可以在物體上鉆出一個孔（其深度至少為直徑的6倍）。該孔可以作為發(fā)射率為1.0的黑體。測量該孔內(nèi)的溫度，接著調(diào)整發(fā)射率，強行讓指示器顯示材料的正確溫度。

如果可以在材料或者材料的一部分噴涂暗黑色漆，發(fā)射率約為1.0。測量漆的溫度，接著調(diào)整發(fā)射率，強行讓指示器顯示正確溫度。

光譜響應(yīng)

什么是光譜響應(yīng)？它對溫度讀數(shù)的影響程度如何？

儀器的光譜響應(yīng)是儀器涵蓋的紅外光譜的寬度。大部分普通儀器（適用于低于1000?F的溫度）使用8 ~ 14微米范圍內(nèi)的寬帶濾光片。此范圍是大多數(shù)測量的首選，因為在該范圍內(nèi)可以進行測量而不會受到大氣干擾，大氣干擾即大氣溫度影響儀器讀數(shù)。一些儀器使用8 ~ 20微米的更寬濾光片，這些濾光片可用于近距離測量，但對于較長距離，它們是"距離敏感"的。對于一些特殊用途，可以選擇極窄的波段。它們可用于更高的溫度，可用于穿透大氣、火焰和氣體。典型的低通濾光片在2.2或3.8微米波段。通常使用2.1~ 2.3微米濾光片測量高于1500?F的溫度。其它可使用的帶寬如下，0.78 ~ 1.06微米用于測量高溫，7.9或3.43微米用于有限度地穿透薄膜塑料，而3.8微米用于穿透純凈火焰幾乎不受干擾。

透過玻璃進行溫度測量

透過玻璃窗或石英玻璃窗測量溫度，有哪些特殊考慮因素？

紅外能量透射過玻璃或石英是要考慮的一個重要因素。高溫計必須有一個在某種程度上可透過玻璃的波長，這意味著它們只能用來測量高溫。否則，儀表將會產(chǎn)生將玻璃溫度與需要的目標(biāo)溫度平均起來而導(dǎo)致的測量誤差。

安裝方式

如何安裝紅外線高溫計？

高溫計可以有兩種類型，固定安裝式或便攜式。固定安裝式高溫計通常安裝在一個位置，對某個指定過程進行連續(xù)監(jiān)測。它們通常使用市電電源，并且對準(zhǔn)某一點。這類儀表的輸出可以連接到本地或遠程顯示屏，同時還有可在另一顯示屏顯示或者用于控制回路的模擬輸出。

還提供有電池供電的便攜式紅外線"槍"；這些儀器擁有固定安裝式儀器的全部功能，但通常沒有用于控制的模擬輸出。一般情況下，這些儀器用于維護、診斷、質(zhì)量管理以及關(guān)鍵流程的隨機測量。

響應(yīng)時間

在選用和安裝紅外線測量系統(tǒng)時，還應(yīng)該考慮什么？

首先，儀表必須響應(yīng)迅速，能夠處理變化，從而實現(xiàn)精確的溫度記錄或控制。紅外線熱電偶的典型響應(yīng)時間在0.1 ~ 1秒范圍內(nèi)。其次，儀器必須能夠在環(huán)境溫度的環(huán)境中工作。

其它考慮因素包括物理安裝限制、觀察孔/觀察窗的使用（透過玻璃測量）以及為了生成進一步分析、顯示或控制所需的輸出而需要進行的信號處理。

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