红外测温仪原理 测温仪是如何工作的

工作原理

         红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内置的算法和目标发射率校正、环境温度补偿后转变为被测目标的温度值。在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布 —— 与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。   

  红外测温仪原理

黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为 1。但是，自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体，为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称 黑体辐射定律。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于 1 的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。影响发射率的主要因素在：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温仪与波段内的辐射量成比例，双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。 日常维护

自我校准

红外线测温仪确保测温精度较为重要的因素是发射率，到光斑的距离，光斑的位置，视场。自校准时完成基本误差的比对、测量距离变化影响、以及发射率的范围的确定，测试前将红外线测温仪调整到较佳状态再用于现场测试。自校准方法如下：参照黑体炉的原理和实际工作经验，在自校准中采用的比对标准是自制简易黑体水箱，水箱规格为450mmx300mm，自铁皮制作，内部装有电加热器。用一块稳定性较好的1．5级压力式温度计(可用检定过的玻璃液体温度计代替)作为标准器测试水箱内温度，考虑到由于对大多数有机材料、油漆或氧化表面的表面温度进行测量时要用黑胶布或平光黑漆涂于被测表面加以补偿，使黑胶布或黑漆达到与基底材料相同温度时，测量胶布或漆表面的温度，即为真实温度的工作经验。同时考虑光斑定位测试，用80mmx80mm的黑胶布粘贴在与压力式温度计探头同一深度的液面，待水箱中的水沸腾5min后，水箱中的温场均匀时用红外线测试仪瞄准黑胶布中心点进行比对。技术要求 ：红外线测温仪的基本误差和测量距离变化影响不超过表一的规定。校准项目：根据现场使用情况及实践经验，校准项目主要完成外观检查、基本误差的测定、测量距离变化影响的测定和发射率的范围确定。校准步骤：1)外观检查，各部分装配完好，无缺损；2)字符、标志、刻度应完整清晰；3)外观和零部件应有良好处理，不得有锈蚀和霉斑；4)如出现“BAT”提示，及时更换电池；5)物镜、目镜无损伤，瞄准应清晰，如环境灰尘较大，应清洁透镜表面，用清洁空气吹掉表面浮尘，或用软毛刷刷掉灰尘。

维护

1.更换电池要安装或更换电池，按图 2 所示打开电池盒并放入电池。2.清洁透镜使用干净的压缩空气吹走脱落的粒子。用湿棉签小心地擦拭表面。棉签可用清水湿润。3.清洁机壳用肥皂和清水沾湿海绵或软布。为避免损坏测温仪，切勿将仪器浸入水中。

应用领域

1、食品领域(扫描管理、服务及贮存温度)，2、电气领域(检查有故障的变压器、电气面板和接头)，3、汽车工业领域(诊断汽缸和加热/冷却系统)，4、HVAC领域(监视空气分层、供/回记录、炉体性能)。  红外测温仪应用介绍 非接触式红外测温技术近十年来得到不断发展，除了传统的钢铁行业炼钢高温和化工行业有毒环境外，已在许多领域得到普遍应用，尤其值得一提的是2005年可怕的SARS病毒肆虐时的非典期。红外测温仪的适用范围不断扩大，在产品质量控制和监测、设备故障诊断以及节约能源等方面发挥着重要作用。红外测温仪已被证实是检测和诊断电子设备故障的有效工具。可节省大量开支，用红外测温仪，可连续诊断电子连接问题：通过查找在DC电池上输出滤波器连接处的热点，可以检测不间断电源(UPS)的功能状态；也可检验电池组件和功率配电盘接线端子、开关齿轮或保险丝连接，防止能源消耗。由于松的连接器会产生热，红外测温仪有助于识别回路中断器的绝缘故障或监视电子压缩机；日常扫描变压器的热点可探测开裂的绕组和接线端子. 1、 为什么要使用红外测温仪? 红外测温仪在使用中具有便捷的特点：红外测温仪可快速提供温度测量，在用热偶接触式温度计测量一个渗漏连接点的时间内，用红外测温仪几乎可以读取所有连接点的温度。一般红外测温仪坚实轻巧，在工厂巡视和日常检验工作随时都可携带. 红外测温仪测量温度相对精确：红外测温仪精度一般在1℃以内，这种性能做预防性维护时特别重要，例如监视恶劣生产条件和将导致设备损坏停机的特别事件时。用红外测温仪，可快速探测操作温度的微小变化，在其萌芽之时就可将问题解决，减少因设备故障造成的开支和维修的范围.
红外测温仪在使用中比较安全：红外测温仪能够安全地读取难以接近的或不可到达的目标温度，可以在仪器允许的范围内读取目标温度。非接触温度测量还可在不安全的或接触测温较困难的区域进行，精确测量就象在手边测量一样容易. 2、红外测温仪在暖通和制冷行业的应用.
在HVAC/R(供暖、通风、空调和制冷)行业中，红外测温仪已是安装与维护人员最得力的助手，在HVAC安装与维护中，他们使用红外测温仪主要测量以下项目:
1、测量制热/冷冻水管道隔热层温度;
2、测试隔热回水管;
3、测试熔断器和母线接头;
4、测试电气接头;
5、测试轴承;
6、检查液体循环加热或冷却应用;
7、测试水加热器的隔热; 8、测量栏栅、出风口或散流器的排放温度;
9、检查固定式节流器或配备毛细管的蒸发器上的过热情况；检查配备膨胀阀的蒸发器的空气：空气系统中的过冷情况. 3、红外测温仪在设备故障诊断时的应用和注意事项
设备故障红外诊断较为重要的问题，要求准确地获得被测设备的温度分布或故障相关点温度值与温升值。这个温度信息不仅是判断设备有无故障的依据，也是判断故障属性、位置、严重程度的客观依据。因此，对被测设备故障相关部位温度的计算与合理修正，是提高检测设备表面温度准确性的关键环节。但是在现场进行设备红外检测时，由于检测条件和环境的影响变化，可能导致同一设备因检测条件不同，而得到不同的结果。因此，为了提高红外检测的准确度，必须对现场检测过程中或对检测结果的分析处理中，采取相应的对策与措施或选择良好的检测条件，或对检测现场结果进行合理的修正。一般我们需要根据以下条件和影响来具体应用红外测温仪:
电气设备运行状态的影响：电气设备故障一般是电流效应引起的发热故障(导电回路故障--发热功率与负荷电流值的平方成正比)，和电压效应引起的发热故障(绝缘介质故障--发热功率与运行电压的平方成正比)。因此，设备的工作电压和负荷电流的大小，将直接影响到红外检测与故障诊断的效果。泄漏电流的增大，能造成高压设备部分电压不均匀。如果没有加载运行或者负荷很低，则会使设备故障发热不明显，即使存在较严重的故障，也不可能因特征性热异常的形式暴露出来。只有当设备在额定电压下运行，而且负荷越大时，发热及温升才越严重，故障点的特征性热异常也暴露得越明显。这样一来，在进行红外检测时，为了能够取得可靠的检测效果，应尽量保证设备在额定电压和满负荷下运行，即使不能做到连续满负荷运行，也应编制一个运行方案，以便在检测前和检测过程中，能让设备满负荷运行一段时间，使设备故障部位有足够的发热时间，并保证其表面达到稳定温升。电气设备故障红外诊断时，故障判断标准往往是以设备在额定电流时的温升为依据，因此当检测时实际运行电流小于额定电流时，应该是现场实际测量的设备故障点温升换算为额定电流的温升. 设备表面发射率的影响：任何红外测量仪都是通过测量电气设备表面红外辐射功率，来获得设备温度信息的。并且在红外诊断仪器接收来自目标红外辐射功率相同的情况下，因目标的表面发射率不同，将会得到不同的检测结果。也就是说，相同辐射功率，发射率越低，就会显示越高的温度。因物体表面发射率主要决定于材料性质和表面状态(如表面氧化情况、涂层材料、粗糙度及污秽状态等)。因此为了应用红外测量仪器准确地测量电气设备温度，必须要知道受检目标的发射率值，并将该值作为计算温度的重要参数输入计算机或者调整红外测量仪的ε修正值，以便对所测量的温度输出值进行发射率修正。消除发射率对检测结果影响的两种对策：当使用红外测温仪进行测量时，要对发射进行修正，查出被测设备部件表面的发射率值进行发射率修正，从而获得可靠的测温结果，提高检测的可靠性；对于红外检测的故障频发设备部件，为使检测结果具有良好的可比性，可以运用敷涂适当漆料的方法来增大和稳定其发射率值，以便获得被测设备表面的真实温度. 大气衰减的影响：被测电气设备表面红外辐射能量，经大气传输到红外检测仪器，这就会受到大气组合中的水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳等气体分子吸收衰减和空气中悬浮微粒散射衰减的影响。设备辐射能量传输的衰减随着检测仪器到被测设备间的距离，会降低被测设备辐射的透过率，所以其衰减是随距离的增大而增加。降低被检设备故障部位与正常部位的辐射对比度，也会因为红外仪器接收到的目标能量减少，使得仪器显示出来的温度低于被测故障点的实际温度值，从而造成漏检或误诊断，尤其对于检测温升较低的设备故障时。检测距离增大，大气组合的影响将会越来越大。这样一来要获得目标温度的准确性，测量时需要尽量选择环境大气比较干燥、洁净的时节进行检测；在不影响安全的条件下尽可能缩短检测距离，同时需要对温度测量结果进行合理的距离修正，以便测得实际的温度值. 气象条件的影响：不良的气象环境(雨、雪、雾及大风力等)，会对设备温度检测带来不利的影响，往往会给出虚假的故障现象。为了减少气象条件的影响，尽量在无雨、无雾、无风和环境温度较稳定的夜晚进行检测. 环境及背景辐射的影响：在进行户外电力设备红外检测时，检测仪器接收的红外辐射除了包括被检设备相应部位自身发射的辐射以外，还会包括设备其它部位和背景的反射，以及直接射入太阳辐射。这些辐射都将对设备待测部位的温度造成干扰，对故障检测带来误差。为了减少环境与背景辐射的影响，对户外电气设备现场红外检测时，尽可能选择在阴天或者在日落傍晚无光照时间进行。这样可以防止直接入射、反射和散射的太阳辐射影响；对户内设备可以采用关掉照明灯，以及避开其它辐射的影响。对于高反射的设备表面，应该采取适当措施来减少对太阳辐射及周围高温物体辐射的影响，或者改变检测角度，找到能避开反射的较佳角度进行检测。为了减少太阳辐射及周围高温背景的辐射影响，在检测时采取适当的遮挡措施，或者在红外测量仪器上加装适当的红外滤光片，以便滤除太阳及其它背景辐射。选择参数适宜的仪器和检测距离进行检测，使被测设备部位在仪器视场范围内，从而减少背景辐射的干扰.