Zasada działania i analiza błędów termometru na podczerwień
Skład systemu termometru na podczerwień
Pomiar temperatury w podczerwieni przyjmuje metodę analizy punkt po punkcie, to znaczy promieniowanie cieplne lokalnego obszaru obiektu skupia się na pojedynczym detektorze, a moc promieniowania jest przekształcana w temperaturę poprzez emisyjność znanego obiektu . Ze względu na różne wykrywane obiekty, zakresy pomiarowe i okazje użytkowania, wygląd i struktura wewnętrzna termometrów na podczerwień są różne, ale podstawowa struktura jest ogólnie podobna, głównie w tym układ optyczny, fotodetektor, wzmacniacz sygnału i przetwarzanie sygnału, wyjście wyświetlacza Podczerwień promieniowanie emitowane przez promiennik o jego podstawowej strukturze wchodzi do układu optycznego, a promieniowanie podczerwone jest modulowane przez modulator na promieniowanie przemienne, które jest przetwarzane przez detektor na odpowiedni sygnał elektryczny. Sygnał przechodzi przez wzmacniacz i obwód przetwarzania sygnału, a po korekcie zgodnie z algorytmem w przyrządzie i emisyjnością celu jest przetwarzany na wartość temperatury mierzonego celu.
Analiza błędów pomiaru temperatury w podczerwieni
Ponieważ pomiar temperatury w podczerwieni jest bezkontaktowy, wystąpią różne błędy i istnieje wiele czynników, które wpływają na błędy. Oprócz czynników samego instrumentu przejawia się to głównie w następujących aspektach.
1. Szybkość promieniowania
Emisyjność to fizyczna wielkość zdolności promieniowania obiektu w stosunku do ciała doskonale czarnego. Jest to związane nie tylko z kształtem materiału obiektu, chropowatością powierzchni, nierównościami itp., ale także z kierunkiem badania. Jeśli obiekt jest gładką powierzchnią, jego kierunkowość jest bardziej wrażliwa. Emisyjność różnych substancji jest różna, a ilość energii promieniowania odbieranej przez termometr na podczerwień od obiektu jest proporcjonalna do jego emisyjności.
(1) Ustawienie emisyjności
Zgodnie z twierdzeniem Kirchhoffa [2]: półkulista emisyjność monochromatyczna (ε) powierzchni przedmiotu jest równa jego półkulistej absorpcji monochromatycznej ( ), ε= . W warunkach równowagi termicznej moc promieniowania obiektu jest równa jego mocy pochłoniętej, czyli suma współczynnika absorpcji ( ), współczynnika odbicia (ρ) i transmitancji ( ) wynosi 1, czyli plus ρ plus {{ 3}}, a rysunek 3 wyjaśnia powyższe prawo. Dla obiektu nieprzezroczystego (lub o określonej grubości) transmitancja widzialna =0, tylko promieniowanie i odbicie ( plus ρ{6}}), im większa emisyjność obiektu, tym mniejszy współczynnik odbicia, wpływ tła i odbicie Im mniejsza wartość, tym większa dokładność testu; wręcz przeciwnie, im wyższa temperatura tła lub im wyższy współczynnik odbicia, tym większy wpływ na test. Widać z tego, że w rzeczywistym procesie wykrywania musimy zwrócić uwagę na emisyjność odpowiadającą różnym przedmiotom i termometrom oraz ustawić emisyjność tak dokładnie, jak to możliwe, aby zmniejszyć błąd mierzonej temperatury.
(2) Kąt testowy
Emisyjność jest związana z kierunkiem badania. Im większy kąt testowy, tym większy błąd testu. Można to łatwo przeoczyć, gdy do pomiaru temperatury wykorzystuje się podczerwień. Ogólnie rzecz biorąc, kąt testowy jest najlepszy w zakresie 30 stopni, generalnie nie więcej niż 45 stopni, jeśli ma być testowany w temperaturze wyższej niż 45 stopni, emisyjność można odpowiednio obniżyć w celu korekty. Jeśli dane pomiaru temperatury dwóch identycznych obiektów mają być oceniane i analizowane, to kąt testowy musi być taki sam podczas testu, aby był bardziej porównywalny.
