적외선 온도계 기술의 현대적 응용 분석

적외선 온도계 기술의 현대적 응용 분석

적외선 온도계의 온도 측정 원리는 물체에서 방출되는 적외선 복사 에너지를 전기 신호로 변환하는 것입니다. 적외선 방사 에너지의 크기는 물체 자체의 온도에 해당합니다. 변환된 전기 신호의 크기에 따라 물체의 온도를 알 수 있습니다. 적외선 온도 측정 기술은 열 변화가 있는 표면의 온도를 스캔 및 측정하고 온도 분포 이미지를 결정하며 숨겨진 온도 차이를 빠르게 감지하도록 개발되었습니다. 적외선 열화상 카메라입니다. 적외선 열화상 카메라는 군대에서 처음 사용되었습니다. 2019년 미국 TI사는 세계 최초로 적외선 스캐닝 정찰 시스템을 개발했다. 나중에 적외선 열 화상 기술은 서방 국가의 항공기, 탱크, 군함 및 기타 무기에 연속적으로 사용되어 정찰 대상의 열 조준 시스템으로 대상을 검색하고 타격하는 능력을 크게 향상시킵니다. 스웨덴 AGA 회사에서 생산한 적외선 열화상 카메라는 민간 기술 분야에서 선도적인 위치에 있습니다.

적외선 온도계는 광학 시스템, 광전 검출기, 신호 증폭기, 신호 처리, 디스플레이 출력 및 기타 부품으로 구성됩니다. 광학 시스템은 시야에 목표 적외선 복사 에너지를 모으고 시야의 크기는 온도계의 광학 부품과 그 위치에 의해 결정됩니다. 적외선 에너지는 광검출기에 집중되어 해당 전기 신호로 변환됩니다. 신호는 증폭기 및 신호 처리 회로를 통과하고 계측기 내부 처리 알고리즘 및 대상의 방사율에 따라 보정된 후 측정 대상의 온도 값으로 변환됩니다.

본질적으로 절대 영도보다 높은 온도를 가진 모든 물체는 지속적으로 주변 공간에 적외선 복사 에너지를 방출합니다. 물체의 적외선 방사 에너지의 크기와 파장에 따른 분포는 표면 온도와 매우 밀접한 관계가 있습니다. 따라서 물체 자체에서 방사되는 적외선 에너지를 측정함으로써 표면 온도를 정확하게 결정할 수 있으며 이는 적외선 방사 온도 측정의 객관적인 근거입니다.

흑체는 복사 에너지의 모든 파장을 흡수하고 에너지의 반사나 투과가 없으며 표면의 방사율이 1인 이상화된 방사체입니다. 그러나 자연의 실제 물체는 거의 흑체가 아닙니다. 적외선 복사의 분포를 명확히 하고 얻기 위해서는 이론적 연구에서 적절한 모델을 선택해야 합니다. 이것은 플랑크가 제안한 체강 복사의 양자화 발진기 모델로서 플랑크의 흑체 복사의 법칙, 즉 파장으로 표현되는 흑체 분광 복사의 법칙을 유도한 것으로 모든 적외선 복사 이론의 시발점이 되므로 흑체 복사의 법칙이라고 한다. 모든 실제 물체의 방사량은 물체의 방사 파장과 온도뿐만 아니라 물체를 구성하는 재료의 유형, 준비 방법, 열처리, 표면 상태 및 환경 조건에 따라 달라집니다.

적외선 온도 측정은 포인트 별 분석 방법을 채택합니다. 즉, 물체의 국소 영역의 열 복사가 단일 검출기에 집중되고 복사 전력이 알려진 물체의 방사율을 통해 온도로 변환됩니다. . 감지 대상, 측정 범위 및 사용 상황이 다르기 때문에 적외선 온도계의 외관 디자인과 내부 구조는 다르지만 기본 구조는 일반적으로 유사하며 주로 광학 시스템, 광 검출기, 신호 증폭기 및 신호 처리, 디스플레이 출력 및 기타를 포함합니다. 부속. 라디에이터에서 방출되는 적외선. 광학 시스템에 들어가면 적외선 복사는 변조기에 의해 교번 복사로 변조되고 검출기에 의해 해당 전기 신호로 변환됩니다. 신호는 증폭기 및 신호 처리 회로를 통과하고 계측기의 알고리즘 및 대상 방사율에 따라 보정된 후 측정 대상의 온도 값으로 변환됩니다.

적외선 온도계의 세 가지 범주:

(1) 인체용 적외선 체온계 : 이마형 적외선 체온계는 적외선 수신 원리를 이용하여 인체를 측정하는 체온계이다. 사용 시 편리하게 감지창을 이마에 맞추기만 하면 빠르고 정확하게 체온을 측정할 수 있습니다.

(2) 산업용 적외선 온도계: 산업용 적외선 온도계는 물체의 표면 온도를 측정하고 광학 센서가 에너지를 방사, 반사 및 전달한 다음 프로브에 의해 에너지를 수집하고 집중시킨 다음 정보를 판독값으로 변환합니다. 다른 회로에 의한 표시 기계에서 이 기계에 장착된 레이저 광은 측정 대상을 조준하고 측정 정확도를 향상시키는 데 더 효과적입니다.

(3) 축산용 적외선 온도계: 동물용 비접촉식 적외선 온도계는 Planck 원리를 기반으로 동물의 신체 표면 특정 부위의 체표 온도를 정확하게 측정하고 체표 온도와 체표 온도의 온도차를 보정하여 실제 온도. 동물의 개별 체온을 정확하게 표시할 수 있습니다.

파장 범위 결정: 대상 물질의 방사율과 표면 속성은 고온계의 스펙트럼 응답 또는 파장을 결정합니다. 고반사율 합금 재료의 경우 방사율이 낮거나 다양합니다. 고온 영역에서 금속 재료 측정에 가장 적합한 파장은 근적외선이며 {{0}}.18-1.0μm의 파장을 선택할 수 있습니다. 다른 온도 영역은 1.6μm, 2.2μm 및 3.9μm 파장을 선택할 수 있습니다. 일부 재료는 특정 파장에서 투명하기 때문에 적외선 에너지가 이러한 재료를 투과하므로 이 재료에 대해 특수 파장을 선택해야 합니다. 예를 들어, 10μm, 2.2μm 및 3.9μm의 파장은 유리의 내부 온도를 측정하는 데 사용됩니다(테스트할 유리는 매우 두꺼워야 합니다. 그렇지 않으면 통과할 것입니다). 5.0μm의 파장은 유리의 내부 온도를 측정하는 데 사용됩니다. ; 또 다른 예는 파장이 3.43μm인 폴리에틸렌 플라스틱 필름과 파장이 4.3μm 또는 7.9μm인 폴리에스터를 측정하는 것입니다.

응답 시간 결정: 응답 시간은 측정된 온도 변화에 대한 적외선 온도계의 반응 속도를 나타내며, 이는 최종 판독 에너지의 95%에 도달하는 데 필요한 시간으로 정의되며, 이는 시간 상수와 관련이 있습니다. 광 검출기, 신호 처리 회로 및 디스플레이 시스템. 새로운 적외선 온도계의 응답 시간은 1ms에 도달할 수 있습니다. 이것은 접촉 온도 측정 방법보다 훨씬 빠릅니다. 대상의 이동 속도가 매우 빠르거나 빠르게 가열되는 대상을 측정할 경우 응답이 빠른 적외선 온도계를 선택해야 합니다. 그렇지 않으면 충분한 신호 응답을 얻지 못하고 측정 정확도가 떨어집니다. 그러나 모든 응용 분야에 빠르게 반응하는 적외선 온도계가 필요한 것은 아닙니다. 열 관성이 존재하는 정적 또는 대상 열 프로세스의 경우 고온계의 응답 시간을 완화할 수 있습니다. 따라서 적외선 온도계의 응답 시간 선택은 측정 대상의 상황에 맞게 조정되어야 합니다.

광학 해상도는 고온계와 대상 사이의 거리 D와 측정 지점의 직경 S의 비율인 D 대 S 비율로 결정됩니다. 환경 조건으로 인해 온도계를 대상에서 멀리 설치해야 하고 작은 대상을 측정해야 하는 경우 광학 해상도가 높은 온도계를 선택해야 합니다. 광학 분해능이 높을수록, 즉 D:S 비율이 증가할수록 고온계의 비용이 높아집니다.

파장 범위 결정: 대상 물질의 방사율과 표면 속성은 고온계의 스펙트럼 응답 또는 파장을 결정합니다. 고반사율 합금 재료의 경우 방사율이 낮거나 다양합니다. 고온 영역에서 금속 재료 측정에 가장 적합한 파장은 근적외선이며 {{0}}.18-1.{{10}}μm의 파장은 선택된. 다른 온도 영역은 1.6μm, 2.2μm 및 3.9μm 파장을 선택할 수 있습니다. 일부 재료는 특정 파장에서 투명하기 때문에 적외선 에너지가 이러한 재료를 투과하므로 이 재료에 대해 특수 파장을 선택해야 합니다. 예를 들어, 1.0μm, 2.2μm 및 3.9μm의 파장은 유리의 내부 온도를 측정하는 데 사용됩니다(테스트할 유리는 매우 두꺼워야 합니다. 그렇지 않으면 통과할 것입니다). 5.0μm의 파장은 유리의 내부 온도를 측정하는 데 사용됩니다. 8-14μm의 파장은 낮은 측정에 사용됩니다. 권장됩니다. 또 다른 예는 폴리에틸렌 플라스틱 필름의 경우 3.43μm의 파장을 측정하고 폴리에스터의 경우 4.3μm 또는 7.9μm의 파장을 측정하는 것입니다.

응답 시간 결정: 응답 시간은 측정된 온도 변화에 대한 적외선 온도계의 반응 속도를 나타내며, 이는 최종 판독 에너지의 95%에 도달하는 데 필요한 시간으로 정의되며, 이는 시간 상수와 관련이 있습니다. 광 검출기, 신호 처리 회로 및 디스플레이 시스템. Guangzhou Hongcheng Hong Kong CEM 브랜드 적외선 온도계의 응답 시간은 1ms에 도달할 수 있습니다. 이는 접촉 온도 측정 방법보다 훨씬 빠릅니다. 대상의 이동 속도가 매우 빠르거나 빠르게 가열되는 대상을 측정할 경우 응답이 빠른 적외선 온도계를 선택해야 합니다. 그렇지 않으면 충분한 신호 응답을 얻지 못하고 측정 정확도가 떨어집니다. 그러나 모든 응용 분야에 빠르게 반응하는 적외선 온도계가 필요한 것은 아닙니다. 열 관성이 존재하는 정적 또는 대상 열 프로세스의 경우 고온계의 응답 시간을 완화할 수 있습니다. 따라서 적외선 온도계의 응답 시간 선택은 측정 대상의 상황에 맞게 조정되어야 합니다.

신호 처리 기능: 개별 공정(예: 부품 생산) 측정은 연속 공정과 다르며 신호 처리 기능(피크 홀드, 밸리 홀드, 평균값 등)이 있는 적외선 온도계가 필요합니다. 예를 들어, 컨베이어 벨트에 있는 유리의 온도를 측정할 때 피크 값을 사용하여 유지해야 하며 온도의 출력 신호가 컨트롤러로 전송됩니다.

환경 조건 고려: 온도계의 환경 조건은 측정 결과에 큰 영향을 미치므로 고려하고 적절하게 해결해야 합니다. 그렇지 않으면 온도 측정 정확도에 영향을 미치고 온도계에 손상을 줄 수도 있습니다. 주변 온도가 너무 높고 먼지, 연기 및 증기가 있는 경우 제조업체에서 제공하는 보호 덮개, 수냉식, 공기 냉각 시스템, 공기 송풍기 및 기타 액세서리를 선택할 수 있습니다. 이러한 액세서리는 환경 영향을 효과적으로 해결하고 정확한 온도 측정을 위해 온도계를 보호할 수 있습니다. 악세서리 지정 시 가능한 한 표준화된 서비스를 요청하여 설치 비용을 절감해야 합니다. 연기, 먼지 또는 기타 입자가 측정 에너지 신호를 감소시키는 경우 2색 온도계가 최선의 선택입니다. 소음, 전자기장, 진동 또는 접근하기 어려운 환경 조건 또는 기타 열악한 조건에서 광섬유 2색 온도계가 최선의 선택입니다.

용기나 진공 챔버와 같이 밀폐되거나 위험한 물질이 있는 응용 분야에서 고온계는 창을 통해 볼 수 있습니다. 재료는 충분히 강해야 하고 사용 중인 고온계의 작동 파장 범위를 통과해야 합니다. 또한 작업자가 창을 통해 관찰해야 하는지 여부도 결정하므로 상호 영향을 피하기 위해 적절한 설치 위치와 창 재료를 선택하십시오. 저온 측정 응용 분야에서 Ge 또는 Si 재료는 일반적으로 가시광선에 불투명한 창으로 사용되며 인간의 눈은 창을 통해 대상을 관찰할 수 없습니다. 작업자가 창 대상을 통과해야 하는 경우 적외선과 가시광선을 모두 투과시키는 광학 재료를 사용해야 합니다. 예를 들어, ZnSe나 BaF2와 같은 적외선과 가시광선을 모두 투과시키는 광학 소재를 창호 소재로 사용해야 합니다.

간단한 작동 및 쉬운 사용: 적외선 온도계는 직관적이고 작동하기 쉬우며 작업자가 사용하기 쉬워야 합니다. 그 중 휴대용 적외선 온도계는 작고 가벼우며 온도 측정과 디스플레이 출력을 통합하여 사람들이 휴대합니다. 온도 측정기는 디스플레이 패널에 온도를 표시하고 다양한 온도 정보를 출력할 수 있으며 일부는 원격 제어 또는 컴퓨터 소프트웨어 프로그램으로 작동할 수 있습니다.

가혹하고 복잡한 환경 조건의 경우 별도의 온도 측정 헤드와 디스플레이가 있는 시스템을 선택하여 설치 및 구성이 용이합니다. 전류 제어 장비에 맞는 신호 출력 형태를 선택할 수 있습니다. 적외선 방사 온도계의 보정: 적외선 온도계는 측정 대상의 온도를 올바르게 표시할 수 있도록 보정해야 합니다. 사용하는 온도계의 온도 측정값이 사용 중 허용 오차를 벗어나는 경우 재교정을 위해 제조업체 또는 수리 센터에 반환해야 합니다.