Az infravörös hőmérő működési elve és hibaelemzése

Az infravörös hőmérő működési elve és hibaelemzése

Az infravörös hőmérő rendszer összetétele

Az infravörös hőmérsékletmérés pontonkénti elemzési módszert alkalmaz, vagyis az objektum helyi területének hősugárzását egyetlen detektorra fókuszálják, és a sugárzási teljesítményt az ismert tárgy emissziós tényezője révén hőmérsékletgé alakítják. . A különböző észlelt tárgyak, mérési tartományok és felhasználási alkalmak miatt az infravörös hőmérők megjelenése és belső felépítése eltérő, de az alapvető felépítés általában hasonló, elsősorban optikai rendszert, fotodetektort, jelerősítőt és jelfeldolgozást, kijelző kimenetet tartalmaz. az alapszerkezetű sugárzó által kibocsátott sugárzás az optikai rendszerbe jut, az infravörös sugárzást pedig a modulátor váltakozó sugárzássá modulálja, amit a detektor megfelelő elektromos jellé alakít át. A jel áthalad az erősítőn és a jelfeldolgozó áramkörön, és a műszerben lévő algoritmus és a cél emissziós tényezője szerinti korrekció után a mért cél hőmérsékleti értékévé alakul.

Az infravörös hőmérséklet mérésének hibaelemzése

Mivel az infravörös hőmérsékletmérés érintésmentes, különböző hibák léphetnek fel, és sok tényező befolyásolja a hibákat. Magának a műszernek a tényezői mellett elsősorban a következő szempontokban nyilvánul meg.

1. Sugárzási sebesség
Az emissziós képesség egy tárgy sugárzási képességének egy fekete testhez viszonyított fizikai mennyisége. Ez nem csak a tárgy anyagformájával, felületi érdességével, egyenetlenségével stb. függ össze, hanem a vizsgálat irányával is. Ha az objektum sima felület, akkor az irányítottsága érzékenyebb. A különböző anyagok emissziós képessége eltérő, és az infravörös hőmérő által egy tárgytól kapott sugárzási energia mennyisége arányos annak emissziós tényezőjével.

(1) Az emissziós tényező beállítása
Kirchhoff tétele szerint [2]: a tárgyfelület félgömb alakú monokromatikus emissziós tényezője (ε) egyenlő a félgömb alakú monokromatikus abszorpciójával ( ), ε= . Termikus egyensúlyi körülmények között egy tárgy sugárzási teljesítménye megegyezik az elnyelt teljesítményével, azaz az abszorpciós sebesség ( ), a visszaverődés (ρ) és az áteresztőképesség ( ) összege 1, azaz plusz ρ plusz {{ 3}}, és a 3. ábra magyarázza a fenti törvényt. Átlátszatlan (vagy bizonyos vastagságú) objektum áteresztőképességénél látható =0, csak sugárzás és visszaverődés ( plusz ρ=1), ha a tárgy emissziós tényezője nagyobb, a visszaverőképesség kisebb, a háttér hatása és reflexió Minél kisebb az érték, annál nagyobb lesz a teszt pontossága; ellenkezőleg, minél magasabb a háttérhőmérséklet vagy minél nagyobb a visszaverő képesség, annál nagyobb a hatás a tesztre. Ebből látható, hogy a tényleges detektálási folyamatban oda kell figyelni a különböző tárgyaknak, hőmérőknek megfelelő emissziós tényezőre, és az emissziós tényezőt a lehető legpontosabban be kell állítani a mért hőmérséklet hibájának csökkentése érdekében.

(2) Tesztszög
Az emissziós tényező a vizsgálati irányhoz kapcsolódik. Minél nagyobb a tesztszög, annál nagyobb a teszt hiba. Ez könnyen figyelmen kívül hagyható, ha infravöröst használ a hőmérséklet mérésére. Általánosságban elmondható, hogy a vizsgálati szög a legjobb 30 fokon belül, általában nem magasabb, mint 45 fok, ha 45 foknál magasabb hőmérsékleten kell vizsgálni, az emissziós tényező megfelelően csökkenthető a korrekcióhoz. Ha két azonos tárgy hőmérsékletmérési adatait kell megítélni és elemezni, akkor a vizsgálat során a vizsgálati szögnek azonosnak kell lennie, hogy jobban összehasonlítható legyen.