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如何选择和使用非接触式温度传感器

导读: 在选择和使用非接触式温度传感器时,将会遇到三大难题。

  在选择和使用非接触式温度传感器时,将会遇到三大难题:

  ●填充视场

  ●克服物体透明度问题

  ●实现正确的发射率调整

  视场物体的热辐射“体现”出了其表面的温度,这一点与无线电信标非常相似。不同之处在于在IRT测量中,热辐射来自于物体表面上的一个已知大小的斑点。您需要捕获所有辐射,而不能让任何辐射在沿途上被阻隔。

  在一段特定距离上的斑点直径(也就是一段给定距离上的“视锥”的横截面面积)由器件的光学特性来决定。一般来说,距传感器越远,斑点的直径就越大。斑点尺寸常常用一个比值来表示,比如50:1或10:1。这意味着最小的目标斑点直径为传感器至感兴趣物体间距离的1/50或1/10(图1)。

 在一段给定距离上的斑点直径由传感器的光学特性来决定,并被定义为一个比值

图1 在一段给定距离上的斑点直径由传感器的光学特性来决定,并被定义为一个比值

  通常,目标距传感器越远,斑点就越大。如果物体具有一个圆形横截面(图3),而且唯一的视野沿着直径,则需确定所测量的严重弯曲的表面的大小是被观察物体的一小部分。换句话说就是斑点直径应为曲面有效直径的25%或更小。

 当不得不在曲面上进行测量时,应确定斑点直径不大于曲面有效直径的25%

图2 当不得不在曲面上进行测量时,应确定斑点直径不大于曲面有效直径的25%

  还要保证视锥角内无障碍,否则检测器将无法接收到进行有效测量所需的全部辐射。如果位置斑点大于物体,或者视锥角被部分阻断,则测得的温度将低于真实温度。

  如果不能确实地填充斑点直径或保持视锥的畅通,则不妨考虑采用双色或比例式IRT。这样做可能会使准确度稍有损失,还可能影响响应速度,费用支出也将会小幅增加,但是,这些器件是专用于视距路径被部分阻塞、视锥发生改变,或者有物体移入和移出视野的场合中的。它们对于发射率比值的变化非常敏感,不过这不在本文的讨论范围之内。

  透明度问题大多数(但不是全部)有机材料和建筑材料(比如砖块、木材、金属、沥青、岩石和矿石等)都是不透明的。但是,许多塑料在IR光谱中是半透明的,因此需要采用特殊的波段,以使相其对于传感器来说是基本不透明。

  其他会带来透明度问题的物质包括半导体材料(硅、砷化镓)、某些涂料、一些光学材料(如氯化银、蓝宝石、石英、氯化钠、锗)以及许多特殊的晶体产品。

  发射率校正如果有人试图告诉您这是一个微不足道的问题,请千万不要信以为真。虽然这并非小事一桩,但一旦将它分解成三种您有可能遇到的情形,那么处理起来就变得相当容易了:

  ●感兴趣的物体处于或非常接近周围环境温度。

  ●物体的温度高于环境温度。

  ●物体的温度低于环境温度。

 

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