红外测温仪器

跟传统的接触式测温方法相比，红外测温因为响应快、非接触、使用安全及寿命长等优点受到人们的追捧。近20年来，非接触红外测温仪器在技术上也得到迅速发展，性能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大。便携式、在线式等系列红外测温仪器广泛应用于电力、冶金、石化、制造工业、交通运输等领域，在设备在线故障诊断、产品质量控制和自动化检测、安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。

广义上红外测温仪器主要有3种类型：红外热电视、红外热像仪、红外测温仪（点温仪）。我们主要介绍红外测温仪。

红外测温仪器工作原理

了解红外测温仪的工作原理、技术指标、环境工作条件及操作和维修等是用户正确地选择和使用红外测温仪的基础。光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。

切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红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关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

如何正确选择红外测温仪器

红外测温仪器包括便携式、在线式和扫描式三大系列，每一系列中又有各种型号及规格，选择合适的红外测温仪型号对使用者来说是十分重要的。红外测温仪选择依据包括3个方面：

（1）环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等环境和工作条件；

（2）温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、窗口、显示和输出、响应时间、保护附件等测温性能指标；

（3）其他选择方面，如使用方便、维修和校准性能以及价格等，也对测温仪的选择产生一定的影响。

随着技术和不断发展，其他选择方面，如使用方便、维修和校准性能以及价格等，红外测温仪设计的发展为用户提供了各种功能和多用途的仪器，扩大了选择余地。在选择测温仪型号时应首先确定测量要求，如被测目标温度，测量距离，被测目标大小，被测目标材料，目标所处环境，响应速度，测量精度，用便携式还是在线式等等；在现有各种型号的测温仪对比中，选出能够满足上述要求的仪器型号；在诸多能够满足上述要求的型号中选择出在性能、功能和价格方面的最佳搭配。

红外测温仪器使用过程要点

1、首先确定要测的温度范围

测温范围是红外测温仪器最重要的一个性能指标。由于每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围，用户的被测温度范围一定要考虑准确、周全，既不要过窄，也不要过宽。根据黑体辐射定律，在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化，因此，测温时应尽量选用短波较好。一般来说，测温范围过宽，会降低测温精度，测温范围越窄，监控温度的输出信号分辨率越高，精度可靠性容易解决。例如，如果被测目标温度为1000℃，首先确定在线式还是便携式，如果是便携式。满足这一温度的型号很多，如3iLR3，3i2M，3i1M。如果测量精度是主要的，最好选用2M或1M型号的，因为如果选用3iLR型，其测温范围很宽，则高温测量性能便差一些；如果用户除测量1000℃的目标外，还要照顾低温目标，那只好选择3iLR3。

2、确定目标尺寸

红外测温仪根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪（辐射比色测温仪）。对于单色测温仪，在进行测温时，被测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射能量就会进入测温仪的视声符支干扰测温读数，造成误差。相反，如果目标大于测温仪的视场，测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。

3、确定被测物的距离系数

距离系数由D：S之比确定，即测温仪探头到目标之间的距离D与被测目标直径之比。如果测温仪由于环境条件限制必须安装在远离目标之处，而又要测量小的目标，就应选择高光学分辨率的测温仪。光学分辨率越高，即增大D：S比值，测温仪的成本也越高。

4、响应时间的确定

响应时间是红外测温仪对被测温度变化的反应速度，定义为到达最后读数的95%能量所需要时间，它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的时间常数有关。有些红外测温仪响应时间可达1ms，比接触式测温方法快得多。如果目标的运动速度很快或测量快速加热的目标时，要选用快速响应红外测温仪，否则达不到足够的信号响应，会降低测量精度。然而，并不是所有应用都要求快速响应的红外测温仪。

5、波长范围确定

目标材料的发射率和表面特性决定红外测温仪器的光谱相应波长对于高反射率合金材料，有低的或变化的发射率。在高温区，测量金属材料的最佳波长是近红外，可选用0.8～1.0μm。其他温区可选用1.6μm，2.2μm和3.9μm。由于有些材料在一定波长上是透明的，红外能量会穿透这些材料，对这种材料应选择特殊的波长。如测量玻璃内部温度选用1.0μm，2.2μm和3.9μm（被测玻璃要很厚，否则会透过）波长；测玻璃表面温度选用5.0μm；测低温区选用8～14μm为宜。如测量聚乙烯塑料薄膜选用3.43μm，聚酯类选用4.3μm或7.9μm，厚度超过0.4mm的选用8-14μm。如测火焰中的CO用窄带4.64μm，测火焰中的NO2用4.47μm。

8、如何标定红外测温仪器

红外测温仪必须经过标定才能使它正确地显示出被测目标的温度。一般的红外测温的校准周期是一年，建议选用腔形，发射率达到0.995的黑体炉，才能准确的校准红外测温仪。如果所用的测温仪在使用中出现测温超差，则需退回厂家或维修中心重新标定。

红外测温仪器使用注意事项

1、定位热点，要发现热点，仪器瞄准目标，然后在目标上作上下扫描运动，直至确定热点。

2、只测量表面温度，红外测温仪器不能测量内部温度。

3、注意环境条件：蒸汽、尘土、烟雾等。它阻挡仪器的光学系统而影响精确测温。

4、波长在5um以上不能透过石英玻璃进行测温，玻璃有很特殊的反射和透过特性，不允许精确红外温度读数。但可通过红外窗口测温。红外测温仪最好不用于光亮的或抛光的金属表面的测温（不锈钢、铝等）。

5、环境温度，如果测温仪突然暴露在环境温差为20℃或更高的情况下，允许仪器在20分钟内调节到新的环境温度。