Infravörös hőmérő alkalmazása acélhengerlésben
Az infravörös hőmérő összetétele
Az infravörös hőmérők, más néven infravörös sugárzási hőmérők, a tárgy elektromágneses sugárzásának mérésével határozzák meg a mért tárgy hőmérsékletét, amely a tárgyban lévő energiából származik. Ipari alkalmazásoknál a látható fény rövidebb hullámhosszától az infravörös fényig terjedő 20 μm-ig terjedő infravörös sugárzással foglalkozunk. Ezért az infravörös hőmérő (sugárzási hőmérő) olyan eszköz, amely számszerűsíti a sugárzási energiát, és elektromos jelkimenetet használ a megfelelő hőmérséklet kifejezésére.
Az infravörös hőmérők általában négy részre oszthatók: optikai rendszerre, infravörös detektorra, jelfeldolgozó részre és kijelző kimeneti részre.
1 Optikai rendszer
Az optikai rendszer az infravörös hőmérő fontos része. Főbb funkciói: a sugárzási energia konvergenciája, a mérendő célpont megcélzása, a hőmérő látóterének meghatározása, valamint a hőmérő belsejének bizonyos tömítő hatása.
2 infravörös érzékelő
Az infravörös érzékelő az infravörös hőmérő központi része. Az infravörös detektor a tárgylencsén keresztül fogadja a mért tárgy sugárzási energiáját, a sugárzási energiát elektromos jellé alakítja, végül utólagos feldolgozás útján megkapja a mért tárgy felületi hőmérsékletét.
3 Jelfeldolgozás
Az infravörös detektor az infravörös sugárzást elektromos jellé alakítja, amely a jelfeldolgozó részhez kerül, és az előerősítőn és A/D átalakításon keresztül bemenetre kerül a mikroprocesszorba. Ezzel egyidejűleg a környezeti hőmérséklet-kompenzációs jel is bemenetre kerül a mikroprocesszorba, amelyet a mikroprocesszor linearizál. A feldolgozás, a környezeti kompenzáció és az emissziós korrekció után a korrigált kimeneti jelet kapjuk.
4 kijelző kimenet
A gyakorlati alkalmazásokban a processzor által szolgáltatott hőmérsékleti jelet kétféleképpen használják fel: az egyik a kijelzőn keresztül történő megjelenítés; a másik a hőmérsékleti jel küldése az ipari vezérlőrendszernek, hogy megvalósítsa a gyártási folyamat vezérlését, és ennek egyidejű felhasználása is kétféleképpen lehetséges.
A különböző típusú hőmérők megjeleníthetik a valós idejű értéket, a maximális értéket, a minimális értéket, az átlagértéket, a különbséget, és megjeleníthetik az emissziós tényező beállítási értékét, a riasztás beállítási értékét, stb. A szoftveres feldolgozást követően hőmérsékletgörbét, hőtérképet stb. A leggyakrabban használt hőmérők a 0-20mA vagy 4-20mA áramkimenet. Ha feszültségjelre van szükség, az áramjel is átalakítható és skálázható.
Infravörös hőmérő kiválasztása
Ipari alkalmazásokban a pirométer és a mért célpont között gyakran van valamilyen közeg, amely gyengítheti, vagy akár teljesen blokkolhatja a mért céltárgy felületi energiájának kisugárzását, és a pirométer csak az általa "látott" célpontot képes mérni. Általánosan használt fix hőmérőink főként a következő kategóriákba tartoznak:
① Szélessávú hőmérő, vagy szélessávú hőmérő, spektrális választartományát az optikai rendszer korlátozza, elsősorban alacsony hőmérséklet mérésére használják, széles spektrális választartományú detektorral felszerelt.
② Válassza ki a sávos hőmérőt, válaszhullámhosszát a szűrő korlátozza, és a detektor válaszsávja az alkalmazás igényei szerint választható ki.
③ A rövidhullámú hőmérő csökkentheti a mérési hibát, ha az emissziós tényező megváltozik. Az itt említett rövid hullám relatív, és lehet 0,6 μm hullámhossz 1500 K hőmérsékleten, vagy 3 μm hullámhossz 300 K hőmérsékleten.
④ A kolorimetriás hőmérők, más néven kétszínű hőmérők, jobb mérési eredményeket produkálnak, ha „nagyon koszos környezetben” használják őket.
A hőmérő kiválasztásánál a szükséges hőmérsékleti tartományon túl a hőmérő pontos kiválasztásához nagyon fontos a hőmérő két paramétere, a "hőmérsékletváltozás százaléka" és az "emissziós tényező változás százaléka" is:
① A hőmérő hőmérsékletváltozási százaléka az objektum kimeneti értékének hőmérsékletváltozás miatti változására vonatkozik. Az infravörös hőmérők esetében minél nagyobb a hőmérséklet-változás százaléka, annál nagyobb az érzékenysége.
② Az emissziós tényező változási százaléka a műszer kimeneti értékének változását jelenti, amikor a mért cél emissziós tényezője változik. Mivel az acéllemez emissziós tényezője véletlenszerűen változik egy bizonyos tartományon belül, bizonyos hullámhosszon és hőmérsékleten az acélhengerlési folyamat során, ezért a hőmérő kimeneti értékének az emissziós tényező változása által okozott változása nem a célpont valós hőmérséklet-változása. Ezért az emissziós tényező változásának százalékos beállítására is szükség van.
