在線式紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、信號(hào)放大器及信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。在線紅外測(cè)溫儀所測(cè)的溫度是物體的輻射溫度而不是物體的實(shí)際溫度,由于準(zhǔn)確黑體是不存在的,在同一溫度下實(shí)際物體熱輻射總量總比準(zhǔn)確黑體輻射總量小,所以在線紅外測(cè)溫儀測(cè)出的溫度肯定小于物體的真實(shí)溫度。測(cè)溫時(shí)應(yīng)盡可能將紅外測(cè)溫儀發(fā)射率設(shè)置(針對(duì)可調(diào)節(jié)發(fā)射率的在線紅外測(cè)溫儀)成與被測(cè)材料相同的發(fā)射率值的發(fā)射率,盡可能使測(cè)量示值與被測(cè)物的真實(shí)溫度一致。
在線式紅外測(cè)溫儀的較大優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量,并且可以容易地測(cè)得運(yùn)動(dòng)物體和難以接觸的物體的溫度。
在線式紅外測(cè)溫儀所處的環(huán)境條件對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大影響,應(yīng)加以考慮并適當(dāng)解決,否則會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確度甚至損壞在線紅外測(cè)溫儀。當(dāng)環(huán)境溫度過高、存在灰塵、煙霧和蒸汽時(shí),可安裝保護(hù)套、水冷卻系統(tǒng)、空氣冷卻系統(tǒng)、空氣吹掃器等附件。這些附件可有效解決環(huán)境影響并保護(hù)在線紅外測(cè)溫儀,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)溫。
1.在線式紅外測(cè)溫儀采用黑體爐校準(zhǔn)
黑體是指在任何情況下對(duì)一切波長的入射輻射的吸收率都等于1的物體,黑體是一種理想化的輻射體,它吸收所有波長的輻射能量,沒有能量的反射和透過,其表面的發(fā)射率為1。但是,自然界中存在的實(shí)際物體,幾乎都不是黑體,為了弄清和獲得紅外輻射分布規(guī)律,在理論研究中必須選擇合適的模型,這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型,從而導(dǎo)出了普朗克黑體輻射的定律,即以波長表示的黑體光譜輻射度,這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點(diǎn),故稱黑體輻射定律。所有實(shí)際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度外,還與構(gòu)成物體的材料種類、制備方法、熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此,為使黑體輻射定律適用于所有實(shí)際物體,必須引入一個(gè)與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數(shù),即發(fā)射率。該系數(shù)表示實(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度,其值在零和小于1的數(shù)值之間。根據(jù)輻射定律,只要知道了材料的發(fā)射率,就知道了任何物體的紅外輻射特性。影響發(fā)射率的主要因素有:材料種類、表面粗糙度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等。物體的輻射與吸收紅外輻射規(guī)律滿足基爾霍夫定律,當(dāng)一束輻射投射到任一物體表面時(shí),根據(jù)能量守恒原理,物體對(duì)入射輻射的吸收率、反射率、透過率三者之和必等于1。一般發(fā)射率不容易測(cè)定,通常可通過測(cè)量吸收率來確定發(fā)射率,所以黑體輻射源作為輻射標(biāo)準(zhǔn)用來校準(zhǔn)各種紅外輻射源的輻射強(qiáng)度。
2.校準(zhǔn)方法
在線式紅外測(cè)溫儀采用黑體爐校準(zhǔn)示值誤差。此項(xiàng)校準(zhǔn)是利用黑體爐能產(chǎn)生不同溫度的特性對(duì)在線紅外測(cè)溫儀進(jìn)行多點(diǎn)校準(zhǔn)。
(1)將在線式紅外測(cè)溫儀的發(fā)射率調(diào)整到和黑體爐一致;(2)在線紅外測(cè)溫儀預(yù)熱30min;(3)選擇40℃、60℃、80℃3個(gè)溫度點(diǎn)作為在線紅外測(cè)溫儀的校準(zhǔn)點(diǎn);(4)將在線紅外測(cè)溫儀拆下,鏡頭對(duì)準(zhǔn)黑體爐,在線紅外測(cè)溫儀與黑體靶面的距離取決于在線紅外測(cè)溫儀到被測(cè)物距離與測(cè)量斑點(diǎn)直徑之比,保證測(cè)量斑點(diǎn)的直徑不大于黑體靶面的尺寸;(5)將黑體爐的溫度設(shè)定至校準(zhǔn)點(diǎn)溫度,待溫度穩(wěn)定10min后,分別讀取黑體爐的實(shí)際溫度值和在線紅外測(cè)溫儀的示值;(6)在線紅外測(cè)溫儀的溫度校準(zhǔn)從低到高依次進(jìn)行;(7)在線紅外測(cè)溫儀校準(zhǔn)誤差的準(zhǔn)確值應(yīng)符合要求,其計(jì)算公式如式(1)所示。
式中:ΔT黑體——在線紅外測(cè)溫儀示值與黑體爐實(shí)際溫度值的誤差,℃;T紅外——在線紅外測(cè)溫儀的示值,℃;T黑體——黑體爐的實(shí)際溫度值(標(biāo)準(zhǔn)溫度值),℃;ΔT黑體允許——在線紅外測(cè)溫儀用黑體爐校準(zhǔn)時(shí)的允許誤差,℃。