如何用红外测温仪进行精确测量

红外线测温仪在现场应用中有着接触式测温仪无可比拟的优势，响应时间快、非接触、使用安全等，因而在工业生产中应用得越来越广泛，但在实际使用中经常发现实测量的温度与实际参数有差距。

红外线测温仪(以下简称红外)在技术上得到迅速发展，性能不断提高，适用范围也不断扩大近年来在冶金行业应用越来越广泛，经过多年的现场实践，确实是非常有效的工具。比如电气点检连铸、热处理、冷／热轧等。红外属于非接触式测温法，只需瞄准被测物，按动触发器，在LCD显示屏上即可读出温度数据。比起接触式测温方法，红外有响应时间快、使用安全、便捷、精确、使用寿命长等特点。但在工作中，仍然会听到现场操作人员抱怨测温不准。这是为什么呢?经过对测量过程的现场了解，造成这种情况的原因有二方面：一是选型不当；二是使用不当。下面结合现场的实际情况从这两方面分别进行讲述。

红外测温仪的选型

如何正确选择红外测温仪

(1)要正确选择红外测温仪，首先要了解红外测温仪的工作原理。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。所以通过对物体自身辐射的红外能量的测量，可以测定它的表面温度。

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按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

(2)从红外的测温原理可知，决定其测温精度因素中最重要的因素是发射率、视场、到光斑的距离和光斑的大小之比。

①发射率，是一个物体在特定的温度下辐射出的能量和在同样温度下一个理想的辐射体所放射出的能量的比率，是指物体放射或吸收能量的能力，是衡量物体辐射红外能量能力的一种度量。发射率的数值一般是在0.0和.. 1．0之间。一个具有0．8发射率的物体可以吸收80％的射人能量，而把其他的．20％反射掉。理想的发射器具有可以发射100％射入能量的发射率，但实际上所有物体都会反射、透过和发射能量，红外必须能接收到所有这三种能量，才能指示物体的温度。也因为如此，当红外测量表面温度时，其它光源反射的红外能量常会引起测量误差，一般只有被测物体表面附近存在并反射高温红外辐射源时才需要考虑反射率对测量的影响。影响发射率的主要因素是材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。

②视场，确保被测目标大于红外测量时的光斑尺寸，否则测量有误差。

③到光斑的距离和光斑的大小之比，即测温仪探头到目标距离与测温斑直径之比.. (D：S)。比值越大，红外的分辨率越好，且被测光斑尺寸也就越小。

选型方法

在选择测温仪型号时首先应确定测量要求，如被测目标温度、被测目标大小。测量距离、被测目标材料、目标所处环境、响应速度、测量精度、用便携式还是在线式等等。

①确定测温范围是多大每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围，用户所确定的被测温度范围一定要考虑准确、周全，既不要过窄，也不要过宽。一般来说，测温范围越窄，监控温度的输出信号分辨率越高，精度、可靠性更高；测温范围过宽，会降低测温精度。

②被测的目标介质是什么目标介质的表面材料的发射率和表面特性决定测温仪的光谱响应或波长，高反射率合金材料，还会有低的或变化的发射率，考虑可能需要的补偿也不一样。在高温区，测量金属材料的最佳波长是近红外，可选用0．18—1um波长。其它温区可选用1．6um、2.2um和3.9um波长。由于有些材料在一定波长是透明的，红外能量会穿透这些材料，所以对这种材料应选择特殊的波长。如测火焰中的CO可用窄带4．24--4.3um波长，测火焰中的CO应用窄带4.6um波长。

在密封的或危险的材料应用中.. (如窗口或真空箱)，测温仪通过窗口进行观测，窗口材料必须有足够的强度并能通过所用测温仪的工作波长范围。此外，还要确定操作工是否也需要通过窗口进行观察，因此要选择合适的安装位置和窗口材料，避免相互影响。在低温测量应用中，通常用.. Ge或.. si材料作为窗口，不透可见光，人眼不能通过窗口观察目标。如操作员需要通过窗口测量目标，应采用既透红外辐射又透过可见光的光学材料，如Z nSe或B aF2等作为窗口材料。

③被测的目标介质尺寸有多大

红外根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪.. (辐射比色测温仪)。当用红外辐射测温仪测量目标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。对于单色测温仪，它与波段内的辐射量成比例，在进行测温时，被测目标面积应充满测温仪视场。如果目标尺寸大于视场，测温仪就不会受到视场以内、被测介质以外背景辐射能量的影响。

④测量距离有多远

如果测温仪远离目标，而目标又小，应选择D：.. S值高的测温仪。激光瞄准可以帮助瞄准在测量点上，改进型的红外还增加了近焦特性，可对小目标区域提供精确测量，还可防止背景温度的影响。但.. D：S值越高，测温仪的成本也会越高，所以，确定测量距离、选择适宜的测温仪很重要。

⑤必须考虑使用环境是否适用红外测温仪所处的环境条件对测量结果有很大影响，应加以考虑并适当解决，否则会影响测温精度甚至引起测温仪的损坏。当环境温度高、存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下，应选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系统或空气吹扫器等附件，来解决环境影响并保护测温仪，实现准确测温。在确定附件时，尽可能要求标准化服务。

当被测目标很小，没有充满视场，或因在视场内运动有时可能部分移出视场的目标，或测量通路上存在烟雾、尘埃或其它颗粒阻挡、对辐射能量有衰减时，双色测温仪是最佳选择。在噪声、电磁场、震动或难以接近环境条件，或其它恶劣条件下，光纤双色测温仪是最佳选择。

当测温仪工作环境中存在易燃气体时，可选用安全型红外测温仪，从而在一定浓度的易燃气体环境中进行安全测量和监视。在环境条件恶劣复杂的情况下，必要时可以选择测温头和显示器分开的系统，以便于安装和配置。此时，可选择与现行控制设备相匹配的信号输出形式。

⑥确定响应时间

响应时间表示红外测温仪对被测温度变化的反应速度，确定响应时间，主要根据目标的运动速度和目标的温度变化速度而定。如果目标的运动速度很快或测量快速加热的目标时，要选用快速响应红外测温仪，否则达不到足够的信号响应，会降低测量精度；对于静止的或目标热过程存在热惯性时，或现有控制设备的速度受到限制，测温仪的响应时间就可以放宽要求了。因此，红外测温仪响应时间的选择要与被测目标的情况相适应。