本文将介绍红外辐射(IR)温度传感器的基本功能,以及有关其操作和技术特征的一些常见问题。
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什么是 IR ?
红外辐射是电磁波谱的一部分。其频率高于微波辐射,但低于可见光( 图 1 )。
图 1 :电磁波谱
所有固体在绝对零度(-273℃)以上时都会以热量(IR)的形式释放不同量的能量。科学家Wilhelm Wien指出,固体的温度及其峰值波长之间的关系可通过以下方程来确定:
lmax =2898 / T
T = 温度,单位K(开尔文)
l = 波长,单位µm
热探测器是如何工作的?
IR探测器分为两大类:光子探测器和热探测器。本文将重点探讨热探测器——热探测器接收辐射,并用它来提高传感材料(如热电堆)的温度。如果物体之间的温度存在差异,那么就可以将其测量出来。IR温度传感器会生成目标物体的值,然后通过发送信号来表示温度值。IR温度传感器通常会使用透镜将来自某个物体的光聚焦到热电堆上。热电堆吸收IR辐射并将其转化为热量——吸收的IR能量越多,意味着温度读数越高。最后,来自热电堆的热量被转换成恒定电压输出,该输出与净辐射成正比。
热电效应
热电效应( 图 2 )在工作时会对两种不同的材料(A和B)印加温差。通过读取材料连接处的读数(在电压V下),可以观察到与温差成比例的电压。
图 2 : 热电效应
非接触式温度传感器的优 / 缺点
IR温度传感器具有快速、准确的特点,是远程监控的理想选择。非接触式测量有利于保护操作人员的安全,并限制了潜在的污染。以下列举了一些IR温度传感器的非接触使用的快速示例:
- 检查表面温度
- 检查热点和冷点
- 检查电加热线圈的工作情况
通常,IR温度计仅限于表面温度读数,不能穿过透明表面或液体进行测量。IR传感器读数还可能会受到环境条件/空气颗粒(如灰尘、雾、过量湿气或烟雾)的不利影响。
分辨率对温度传感器来说意味着什么?
本规格是能够在输出信号中检测到的输入参数的最小可检测增量变化。举例而言,对于能够检测并输出百分位(如99.68°)温度读数的传感器,其分辨率高于只能显示十分位(99.7°)度数的传感器。分辨率既可以表示为读数(或全标度读数)的比例,也可以表示为绝对值。当分辨率以位表示(例如14位、15位等)时,更高的值意味着每个样本中表示的数据量更多。
如何清洁和维护 IR 传感器
由于IR传感器是通过聚焦IR光来发挥作用的,因此保持清洁才能实现良好的性能。要进行清洁,可用软布或棉签蘸水或医用级外用酒精仔细擦拭镜片部分。务必在镜头完全干燥后再使用零件。切勿使用肥皂或化学品,或将传感器或温度计浸入水中。
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信息来自:
埃赛力达(Excelitas)热红外传感器
有关手持式IR温度计的提示和应用说明,请访问以下源自福禄克(Fluke)的链接: