本帖最后由 sunyi1 于 2021-3-22 09:44 编辑
可采用多种方法对产品热加工过程中的温度进行测量。诸如热电偶、RTD和红外测温仪之类的传感器是目前较通用的温度传感器。非接触式红外测温仪[Neil1] 的优点是能够在产品移动时测量产品的温度，或者测量烤箱中的产品温度，该测温仪测量的是产品温度，而非测量环境温度。然而，为确保使用红外测温仪获得准确的温度读数，需要考虑以下因素：瞄准和聚焦、光路遮挡与其他仪器的接口以及维护等。此外，选择正确的仪器也是非常关键的。
红外测温仪如何工作?
世界上较古老的非接触式测温仪就是您的眼睛。如果目标在加热时同时会发光，那么就可以根据目标的发光颜色和强度估算温度。钢铁和玻璃行业中的某些技术工人可以通过目测高温目标，估算被测目标的温度，并且准确度在10-15°C之间。但是，如果目标温度低于648ºC，则该目标将不再发光，此时眼睛变无法告知您目标的温度。这就是红外线测温仪起作用的地方。红外测温仪可测量的温度可低至-50 ºC，高至3500ºC。还没有一种测温仪可以测量所有温度。要想覆盖所有温度，则需要采用多个不同型号测温仪的组合。
世界上的每个物体都能发出红外线能量。随着目标温度升高，物体就会发出更多的红外能量，从而被红外测温仪检测到。红外测温仪使用两种基本的探测器来确定温度。一是常见的探测器称为热电堆。该探测器实际上是一个约6mm / 0.25英寸见方的小芯片，其上集成了约50个微型热电偶。该探测器朝向被测目标，实际上是被目标辐射的能量加热。这是否意味着当探测器检测537ºC的温度时，检测器也达到了该温度?实际上，探测器的本体温度只是改变1或2摄氏度，但是热电堆会发出非常强的信号，可以将其测量并转换为目标的温度。这种探测器的检测速度很慢 约为150毫秒，并且需要较大的光斑尺寸(被测目标)，通常尺寸至少为13-25mm / 0.5-1英寸。它们在便携式测温仪和低价在线测温仪中非常常见。
探测器的另一种类型称为量子探测器。红外线能量以称为光子的小能量束传播。当光子撞击量子探测器时，会产生电信号。例如，硅探测器是一个非常常见的探测器，它和计算器中的太阳能电池是一样的。光子撞击探测器，产生电流。物体温度越高，产生的输出电流越大。量子检测器也可采用铟镓砷、硫化铅和锗等其他材料。这些检测器有诸多优点。它们的检测速度很快，只有10毫秒;可以检测小目标，小至6mm / 0.25英寸;以及结构坚固耐用等。但是，这类检测器要比热电堆探测器贵得多。
图1红外感应头内部结构
图1是红外测温仪内部工作原理的结构图。首先，该测温仪有一个光学透镜系统。有些镜头可调焦，但有些镜头是固定焦点(二者差异将在后面讨论)。我们将讲述一下具有可调焦距，同轴目镜瞄准功能的仪器。使用可调焦光学系统的仪器，透镜不仅可以收集红外能量，而且还可以收集来自发热目标的可见光。可见光和红外线能量都穿过透镜到达特殊的反射镜处。该反射镜涂有特殊的涂层，该涂层可将红外能量反射到检测器，并使可见光通过反射镜传递到您的眼睛。可见光实际上聚焦在感应头的一个点上，那里有一块玻璃。在此玻璃上，有一个蚀刻的黑色小圆圈。该圆圈称为“瞄准靶心”，其直径基本上等于检测器的直径。测温仪目镜也聚焦在该瞄准靶心上，因此当您通过目镜观察并将透镜聚焦在发热目标上时，瞄准靶心基本也位于该目标上。
当透镜聚焦到目标上时，红外探测器将接收来自瞄准靶心上所有物体发出的红外能量。为了使仪器读取正确的温度，目标必须完全填满瞄准靶心。理想情况下，目标应至少比靶心尺寸大20%。被测目标如果未能填满靶心，意味着被测目标以外的其他物体的能量将进入探测器，因此将导致读数错误。
来自发热目标的红外能量通过反射镜向下反射到探测器。顺便说一下，这个反射镜有几个描述它的名称，例如折叠镜，二向色镜和分光镜等。当红外能量向探测器传播时，将会遇到带有特定涂层的光谱滤光片。这些涂层的设计为仅允许特定波长透过滤光片，而所有其他波长均被反射掉。这就是红外测温仪仅“看到”特定波长的原因，这一特性将在以后变得很重要。
当红外能量撞击探测器时，会产生光电效应，导致从探测器输出一个电信号。探测器的输出通常是直流信号，并且该信号电平非常低。常见为皮安级的输出。由于必须先对信号进行放大和线性化才能显示温度，因此需要将此低电平直流信号更改为高电平交流信号，将其放大，然后将其同步解调回直流信号。因此，位于探测器的上方是一个旋转扁平叶片或是振动叶片的装置。该装置称为“斩波器”。
斩波器叶片位于入射红外能量的光路中。当叶片旋转或振动时，它会对传入的信号进行切割。当前探测器输出的是交流信号。此交流信号可被放大，并同步解调回直流信号。正如您所注意到的，斩波频率是至关重要的。在正确频率下进行解调至关重要，以确保正确的信号被转换为高电平直流输出。有两种方法可以实现上述过程。首先，也是很困难的是准确控制斩波器的斩波频率，并且仅在该频率下进行调节。第二种，也是更可靠的方法是采用所谓的同步灯和同步检测器来生成同步信号。如图1所示，同步灯位于斩波器下方，同步检测器位于顶部，同步检测器与红外探测器看到入射红外能量的频率相同。同步检测器会产生一个触发信号或同步信号，从而可以对实际温度信号进行解调。该系统提供了稳定且无漂移的温度测量。
信号经过处理后，这些信号仍然与温度是非线性关系。有时，这些信号将在独立传感器的感应头中被线性化，然后通过电缆发送到线性化处理装置。温度将显示在数字仪表、线性模拟输出或数字输出上。
**出处： 福禄克过程仪器 https://www.flukeprocessinstruments.com.cn/
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原来如此