红外测温探头

在线式红外测温探头由（铝或不锈钢）金属外壳、光学部件、专用集成电路（ASIC）和微控制器(MCU)等组成，是用于电力、冶金、石化及其它相关领域的测温仪表设备。其电路采用数字化设计，由MCU进行温度的补偿和线性处理，可在整个工作和测量温度范围内保证产品测量精度和稳定的输出。

一、原理

红外测温探头的测温原理是黑体辐射定律，众所周知，自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量，物体的向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联系，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强。黑体的光谱辐射出射度由普朗克公式确定，即：

下图1-1是不同温度下的黑体光谱辐射度图：

图1-1 不同温度下的黑体光谱辐射度

从上图中曲线可以看出黑体辐射具有几个特征:

① 在任何温度下，黑体的光谱辐射度都随着波长连续变化，每条曲线只有一个极大值；

② 随着温度的升高，与光谱辐射度极大值对应的波长减小。这表明随着温度的升高，黑体辐射中的短波长辐射所占比例增加；

③ 随着温度的升高，黑体辐射曲线全面提高，即在任一指定波长处，与较高温度相应的光谱辐射度也较大，反之亦然。

二、测温方法

红外测温探头的设计有三种方法，通过测量辐射物体的全波长的热辐射来确定物体的辐射温度的称为全辐射测温法；通过测量物体在一定波长下的单色辐射亮度来确定它的亮度温度的称为亮度测温法；如果是通过被测物体在两个波长下的单色辐射亮度之比随温度变化来定温的称为比色测温法。 亮度测温法无需环境温度补偿，发射率误差较小，测温精度高，但工作于短波区，只适于高温测量。比色测温法的光学系统可局部遮挡，受烟雾灰尘影响小，测温误差小，但必须选择适当波段，使波段的发射率相差不大。 一般选用全辐射测温法来计算被测量物体的温度，全辐射测温法是根据所有波长范围内的总辐射而定温，得到的是物体的辐射温度。选用这种方法是因为中低温物体的波长较大，辐射信号很弱，而且结构简单，成本较低，但它的测温精度稍差，受物体辐射率影响大。

三、影响测量精度的因素

为了确保正确的在线式红外测温探头测量，请注意以下几点： 1、至目标（光点）的距离比 2、视场 3、环境条件 4、环境温度 5、发射率

至目标（光点）距离比 红外测温探头的光学系统收集圆形测量点的能量并将其汇聚于探测器。光学分辨率由设备至物体的距离与被测光点的大小的比值(D:S比)决定。比值越大，设备的分辨率越好，可以从

更远的距离测量更小的光点。红外光学的最新创新是增加了近焦特性，提供小目标区域的准确测量，不含不希望的背景温度。 视场 确保目标大于设备正在测量的光点尺寸。目标越小，您应该离得越近。当准确性尤为重要时，确保目标至少是光点尺寸的两倍。 环境条件 留意工作区域的环境条件。蒸汽、灰尘、烟雾等会阻挡设备的镜头，从而妨碍精确测量。安装开始之前，还应该考虑噪声、电磁场或震动等其它条件。保护外壳、空气净化，以及空气或水冷可保护传感器，确保准确测量。 环境温度(周围温度) 如果测温仪被暴露于温差大于20℃的突发环境下，请保持至少20分钟让其适应新的环境温度。固定式传感器针对特殊环境温度范围进行了性能优化设计。 发射率 发射率是物体辐射红外能量的能力的测量量。辐射的能量指示物体的温度。发射率的取值范围为0（光洁的镜面）至1.0（黑体）。了解发射率和各种材料的发射率值。 四、举例介绍 HE-155K 技术参数： 测量范围 测量精度 重复精度 距离系数 0—1300℃ ±1%或±1℃ ±0.5%或±0.5℃ 15：1 0.1℃ 固定0.95 500ms 无（可加激光辅助瞄准) 可扩展上下限报警，RS232或RS485输出，无纸记录数据，可与PC联机，配套软件实时显示及记录。 8～14um 4～20mA 600Ω Ip65 0～60℃ 10～95%，不结露 24VDC 1.8m(标准) 特点： ◆测量范围：0--1300℃ ◆ 发射率0.95 ◆ 具备信号短路和电源反接保护功能 ◆ 可选配二次仪表 ◆ 4～20mA线性输出 ◆配置温控仪可以实现生产的温度控制 显示分辨率 发射率 响应时间 瞄准方式 功能 工作波段 输出方式 最大负载 环境等级 环境温度 相对湿度 电源 电缆长度