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輻射溫度計(jì)

輻射溫度計(jì)屬非接觸式測(cè)溫儀表,是基于物體的熱輻射特性與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系設(shè)計(jì)而成。其特點(diǎn)為:測(cè)溫范圍廣,原理結(jié)構(gòu)復(fù)雜;測(cè)量時(shí),感溫元件不與被測(cè)對(duì)象直接接觸,不破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng);通常用來測(cè)定1000℃以上的移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或反應(yīng)迅速的高溫物體的溫度或表面溫度;但不能直接測(cè)被測(cè)對(duì)象的真實(shí)溫度,且所測(cè)溫度受物體發(fā)射率、中間介質(zhì)和測(cè)量距離等因素影響。
輻射溫度計(jì)
簡(jiǎn)介
我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)水平越來越高,發(fā)展腳步也越來越快,這對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)提出的要求也就隨之越來越高,尤其是在對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的溫度控制上,將溫度控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi),對(duì)于生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率來說都是十分重要的。在我國(guó)當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,大部分的工藝流程都是在高溫環(huán)境中完成的,但是這種環(huán)境下是無法進(jìn)行人工接觸測(cè)量溫度的,只能依靠輻射溫度計(jì)來完成。了解和掌握輻射溫度計(jì)的工作原理和種類,是正確使用輻射溫度計(jì)必要的前提和基礎(chǔ)。
種類
測(cè)溫學(xué)說當(dāng)中,依據(jù)溫度傳感器或溫度計(jì)與被測(cè)溫場(chǎng)之間的關(guān)系,測(cè)溫的方法可以分為接觸測(cè)溫法和非接觸測(cè)溫法。在我國(guó)的目前的工業(yè)生產(chǎn)中,很多工藝流程都是處于無法進(jìn)行接觸性人工測(cè)溫的高溫環(huán)境中,所以非接觸性的測(cè)溫方式被廣泛應(yīng)用于我國(guó)各項(xiàng)工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。非接觸測(cè)溫法就是所謂的輻射測(cè)溫法,而輻射溫度計(jì)就是這種非接觸而測(cè)溫法具體實(shí)施的載體。輻射溫度計(jì)主要包括三個(gè)種類:光學(xué)高溫計(jì)、輻射高溫計(jì)、色比溫度計(jì)。這三種溫度計(jì)都能夠做到不直接接觸被測(cè)物體,彌補(bǔ)因高溫而造成的人工測(cè)溫的局限性,是我國(guó)目前最廣泛應(yīng)用的溫度計(jì)種類。

1、光學(xué)高溫計(jì):光學(xué)高溫計(jì),它是根據(jù)物體單色輻射亮度跟隨溫度變化原理而制成的非接觸式溫度測(cè)量?jī)x表。光學(xué)高溫計(jì)運(yùn)用的主要原理是普朗克公式。一般情況下,對(duì)于亮度的測(cè)量會(huì)使用平衡法來完成,就是用人的肉眼來比較被測(cè)主體的在一定溫度下的燈泡亮度來判定被測(cè)主體當(dāng)前的溫度,燈絲的電流即是測(cè)量結(jié)果的主要參數(shù),再將電流與溫度上的刻度表進(jìn)行對(duì)應(yīng)比較,就是光學(xué)高溫計(jì)的傳統(tǒng)工作方式。這種傳統(tǒng)的光學(xué)高溫計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于使用,可測(cè)量的范圍較為寬泛,精度也較為準(zhǔn)確,但是其缺點(diǎn)在于僅靠人的肉眼來進(jìn)行比較,就容易造成測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差,所以新型的光學(xué)高溫計(jì)采用光電敏感元件來代替人眼,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性大大提高。

2、輻射高溫計(jì):輻射高溫計(jì)是根據(jù)物體在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射能量與其溫度之間的函數(shù)關(guān)系設(shè)計(jì)制造的。輻射高溫計(jì)屬于透鏡聚焦式的感溫器,運(yùn)用熱輻射效應(yīng)的原理,聚焦在熱敏元件上,繼而轉(zhuǎn)變成電參數(shù),它可以依據(jù)測(cè)溫的實(shí)際需要進(jìn)行拆卸,并可形成被測(cè)物體的影像。輻射高溫計(jì)屬于相對(duì)簡(jiǎn)易的非接觸性測(cè)溫儀表,由于其運(yùn)用熱輻射原理工作,被廣泛運(yùn)用于冶金、機(jī)械、化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域,主要用于顯示和自動(dòng)調(diào)節(jié)被測(cè)溫度。

3、色比溫度計(jì):色比溫度計(jì)是一種非接觸式的紅外溫度計(jì),主要根據(jù)被測(cè)物體發(fā)射出的顏色溫度的紅外輻射來進(jìn)行測(cè)量。色比溫度計(jì)測(cè)溫的主要依據(jù)是被測(cè)主體發(fā)射的紅外能量之比來實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量的,其是將紅外能量通過濾波器送到探頭,再由探頭轉(zhuǎn)換成電信號(hào),最后由溫度計(jì)刻度顯出。其常用的測(cè)溫環(huán)境為 600-3000 攝氏度,常搭配觀測(cè)管使用,有效減少周遭環(huán)境的干擾而獲得較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

工作原理
輻射溫度計(jì)的工作原理是物體的熱輻射與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系決定的,主要涉及到的理論定律是黑體輻射定律,更為具體一點(diǎn)說則是運(yùn)用了普朗克定律。在傳統(tǒng)的觀念中,對(duì)于物體溫度的概念就是其熱輻射的情況,然而實(shí)際上對(duì)于一定量的熱輻射來說,其溫度并不是固定值,所以依據(jù)熱輻射來判斷物體溫度是極為不準(zhǔn)確的。在輻射測(cè)溫學(xué)說當(dāng)中,為彌補(bǔ)熱輻射測(cè)溫的漏洞,就有了表觀溫度的概念,其主要包括亮度溫度、輻射溫度和顏色溫度,三種輻射溫度計(jì)也是依據(jù)這一概念產(chǎn)生的。
檢定過程中注意的問題
當(dāng)前輻射溫度計(jì)越來越廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)中,其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度對(duì)于相關(guān)工作能否順利開展具有重要影響,因此對(duì)于輻射溫度計(jì)的檢定工作顯得尤為重要。在輻射溫度計(jì)的檢定過程中要認(rèn)真把握一些問題,以保證檢定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

通用技術(shù)條件的檢查

1、外觀檢查

被檢溫度計(jì)外觀和說明書應(yīng)符合以下要求:

①被檢溫度計(jì)上應(yīng)標(biāo)有型號(hào)規(guī)格、制造廠(或商標(biāo))和出廠編號(hào);

②被檢溫度計(jì)上或說明書中應(yīng)有測(cè)量范圍視場(chǎng)和距離系數(shù)的數(shù)值,以及光譜范圍信息;

③被檢溫度計(jì)的按鍵功能完好,指示屏顯示正常,無可見缺損。

2、光學(xué)系統(tǒng)

以目視法檢查光學(xué)系統(tǒng)是否清潔無損傷、是否有松動(dòng)等現(xiàn)象、目視瞄準(zhǔn)系統(tǒng)和輔助瞄準(zhǔn)裝置是否能正常引導(dǎo)測(cè)溫場(chǎng)。

3、絕緣電阻

采用交流電源供電的被檢溫度計(jì)、電源端子、外殼與信號(hào)輸出端子相互間的絕緣電阻均應(yīng)大于20 MΩ。輻射溫度計(jì)符合上述要求后方可進(jìn)行檢定。

檢定溫度點(diǎn)的選取

通常在被檢溫度計(jì)的測(cè)溫范圍內(nèi)均勻選取檢定點(diǎn),包括接近下限和上限的檢定點(diǎn)。檢定點(diǎn)接近均勻分布,一般為整百或整十?dāng)z氏度點(diǎn)。檢定點(diǎn)在最大允許誤差突變點(diǎn)附近時(shí),應(yīng)在最大允許誤差較小的一側(cè)選擇接近突變點(diǎn)的檢定點(diǎn)。也可根據(jù)用戶要求增加檢定點(diǎn)。多量程被檢溫度計(jì)的各量程視為不同溫度計(jì),按上述方法分別選取檢定點(diǎn)。在相鄰量程的重疊區(qū),在較低量程和較高量程應(yīng)選擇相同檢定點(diǎn)。

計(jì)量性能檢定前的準(zhǔn)備

①根據(jù)說明書信息確定被檢溫度計(jì)的檢定距離;

②根據(jù)說明書信息確認(rèn)對(duì)輻射源直徑的要求。說明書未直接給出此信息時(shí),查出與檢定距離相對(duì)應(yīng)的視場(chǎng)直徑,選用的黑體輻射源或面輻射源的直徑一般應(yīng)分別不小于被檢溫度計(jì)視場(chǎng)直徑的1.4倍或1.7倍;

③根據(jù)檢定點(diǎn)和被檢溫度計(jì)的技術(shù)指標(biāo)選擇計(jì)量標(biāo)準(zhǔn);

④將被檢溫度計(jì)放置于檢定環(huán)境中,通常不少于4h,初始溫度與檢定環(huán)境有較大差異的,應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)放置時(shí)間;

⑤被檢溫度計(jì)及其他所需儀器應(yīng)按照規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間要求通電預(yù)熱;

⑥將參考輻射溫度計(jì)(如果使用)和被檢輻射溫度計(jì)的發(fā)射率設(shè)定值設(shè)為1。

瞄準(zhǔn)要求

按照檢定距離的要求,將被檢溫度計(jì)安裝在輻射源空腔前方的軸線延長(zhǎng)線上,并瞄準(zhǔn)輻射源中心。對(duì)于可調(diào)焦被檢溫度計(jì),還應(yīng)使其空腔底成像清晰,或聚焦在檢定距離處。如果采用參考輻射溫度計(jì),參考和被檢溫度計(jì)應(yīng)交替瞄準(zhǔn)或以機(jī)械方式可重復(fù)的切換位置,并且還要考慮修正參考輻射溫度計(jì)的校準(zhǔn)條件與使用條件的差異對(duì)檢定結(jié)果的影響。

固有誤差的檢定

調(diào)整輻射源設(shè)定值,使穩(wěn)定后的輻射源量值與檢定點(diǎn)的偏差不超過被檢溫度計(jì)最大允許誤差的兩倍。如果被檢溫度計(jì)在輻射源照射初期示值有漂移現(xiàn)象,對(duì)于手持式被檢溫度計(jì),每次讀數(shù)前應(yīng)先用遮光板遮擋輻射源不少于30s,并在移開遮光板,并啟動(dòng)測(cè)量后的若干秒(一般為響應(yīng)時(shí)間的三倍)后讀數(shù);對(duì)于固定安裝式被檢溫度計(jì),應(yīng)在示值相對(duì)穩(wěn)定后讀數(shù),如果說明書有明,按使用說明進(jìn)行操作。若輻射源穩(wěn)定性足夠好,則可依次檢定多個(gè)被檢溫度計(jì)。其他檢定點(diǎn)的測(cè)量按照上述步驟重復(fù)進(jìn)行即可。

重復(fù)性檢定

輻射源在重復(fù)性檢定點(diǎn)穩(wěn)定后,使被檢溫度計(jì)瞄準(zhǔn)輻射源,用遮光版在被檢溫度計(jì)前遮擋不少于30s后移開遮光板,記錄數(shù)據(jù)。重復(fù)上述測(cè)量過程,共進(jìn)行10次測(cè)量。對(duì)于手持式被檢溫度計(jì),應(yīng)在移開被檢溫度計(jì)前的遮光板并啟動(dòng)測(cè)量后的幾秒后讀數(shù);對(duì)于固定安裝式被檢溫度計(jì),應(yīng)在移開遮光板后示值相對(duì)穩(wěn)定后讀數(shù)。如果說明書有明確要求,按使用說明進(jìn)行操作。

工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用
輻射溫度計(jì)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用較為廣泛,尤其是冶金、鑄造、醫(yī)療、食品等行業(yè),但是由于其所運(yùn)用的測(cè)溫原理較為復(fù)雜,能夠熟練使用它的人也比較少,這就需要企業(yè)工作人員進(jìn)一步去了解輻射溫度計(jì)的原理及工作方式,發(fā)揮其最大的有效使用價(jià)值。首先,就是要依據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際要求來選擇合適的輻射溫度計(jì)的種類。每一種輻射溫度計(jì)所使用的范圍都不一樣,并且都存在一個(gè)最適宜的溫度范圍,一旦用于這個(gè)范圍以外的溫度環(huán)境當(dāng)中,就會(huì)對(duì)其測(cè)溫的精準(zhǔn)度產(chǎn)生或多或少的影響,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。比如醫(yī)療領(lǐng)域所運(yùn)用的紅外體溫計(jì)的測(cè)溫環(huán)境就與冶金行業(yè)的溫度環(huán)境相差巨大,二者所使用的輻射溫度計(jì)種類就完全不同,錯(cuò)誤使用會(huì)造成嚴(yán)重的數(shù)據(jù)失真。所以使用者必須明確輻射溫度計(jì)的具體使用范圍,選擇正確的輻射溫度計(jì)類型。其次,還要注意使用輻射溫度計(jì)與被測(cè)物體之間的距離,選取最優(yōu)的距離進(jìn)行測(cè)溫會(huì)更有利于獲得精準(zhǔn)的溫度數(shù)據(jù)。這個(gè)距離的確定要綜合考慮被測(cè)物體的尺寸影響因素和測(cè)量人員的人身安全因素,在進(jìn)行測(cè)溫的同時(shí)也要保證該距離不會(huì)對(duì)人的身體健康產(chǎn)生影響。最后,還應(yīng)注意測(cè)溫環(huán)境的影響作用。測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)如果粉塵等影響因素較大,則需要提前進(jìn)行環(huán)境清理,以創(chuàng)造一個(gè)無客觀干擾和阻礙的測(cè)溫環(huán)境。
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    貿(mào)易型
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