철강 압연 생산에 적외선 온도계 적용
적외선 온도계의 구성
적외선 복사 온도계라고도 하는 적외선 온도계는 물체에 포함된 에너지에서 나오는 물체의 전자기 복사를 측정하여 측정 물체의 온도를 결정합니다. 산업용 애플리케이션의 경우 가시 광선의 단파장에서 최대 20μm의 적외선까지 확장되는 적외선 방사에 관심이 있습니다. 따라서 적외선 온도계(radiation thermometer)는 복사에너지를 정량화하고 출력되는 전기적 신호를 이용하여 해당 온도를 표현하는 장치이다.
적외선 온도계는 일반적으로 광학 시스템, 적외선 감지기, 신호 처리 부분 및 디스플레이 출력 부분의 네 부분으로 나눌 수 있습니다.
1 광학 시스템
광학 시스템은 적외선 온도계의 중요한 부분입니다. 주요 기능은 방사 에너지의 수렴, 측정할 대상 조준, 온도계의 시야 결정, 온도계 내부의 특정 밀봉 효과입니다.
2 적외선 감지기
적외선 감지기는 적외선 온도계의 핵심 부품입니다. 적외선 검출기는 대물렌즈를 통해 측정 대상물의 복사 에너지를 받아 복사 에너지를 전기 신호로 변환하고 최종적으로 후속 처리를 통해 측정 대상물의 표면 온도를 얻는다.
3 신호 처리
적외선 검출기는 적외선을 전기신호로 변환하여 신호처리부로 보내고 전치증폭기와 A/D 변환을 거쳐 마이크로프로세서에 입력한다. 동시에 주변 온도 보상 신호도 마이크로프로세서에 입력되며 마이크로프로세서에 의해 선형화됩니다. 처리, 환경 보정 및 방사율 보정 후에 보정된 출력 신호를 얻습니다.
4 디스플레이 출력
실제 응용 분야에서 프로세서가 제공하는 온도 신호는 두 가지 방식으로 사용됩니다. 하나는 디스플레이를 통해 표시하는 것입니다. 다른 하나는 산업 제어 시스템에 온도 신호를 보내 생산 공정 제어를 실현하는 것이며 동시에 두 가지 방법으로 사용할 수 있습니다.
다양한 유형의 온도계는 실시간 값, 최대값, 최소값, 평균값, 차이를 표시할 수 있으며 방사율 설정값, 알람 설정값 등도 표시할 수 있습니다. 소프트웨어 처리 후 온도 곡선, 히트맵 등도 표시할 수 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 온도계는 0-20mA 또는 4-20mA 전류 출력입니다. 전압 신호가 필요한 경우 전류 신호도 변환 및 스케일링할 수 있습니다.
적외선 온도계의 선택
산업 응용 분야에서는 종종 고온계와 측정 대상 사이에 일부 매체가 있어 측정 대상의 표면 에너지 복사를 약화시키거나 완전히 차단할 수 있으며 고온계는 "보는" 대상만 측정할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 고정 온도계에는 주로 다음 범주가 포함됩니다.
① 광대역 온도계 또는 광대역 온도계의 스펙트럼 응답 범위는 주로 저온 측정에 사용되는 광학 시스템에 의해 제한되며 스펙트럼 응답 범위가 넓은 검출기가 장착되어 있습니다.
② 밴드 온도계를 선택하고 그 응답 파장은 필터에 의해 제한되며 검출기의 응답 밴드는 응용 프로그램의 필요에 따라 선택할 수 있습니다.
③ 단파 온도계는 방사율이 변할 때 측정 오류를 줄일 수 있습니다. 여기에 언급된 단파는 상대적이며 1500K의 온도에서 0.6μm의 파장이거나 300K의 온도에서 3μm의 파장일 수 있습니다.
④ 2색 온도계라고도 하는 비색 온도계는 "매우 더러운 대기"에서 사용할 때 더 나은 측정 결과를 얻습니다.
온도계를 선택할 때 필요한 온도 범위 외에도 온도계의 "온도 변화율" 및 "방사율 변화율"의 두 가지 매개변수도 온도계의 정확한 선택에 매우 중요합니다.
① 온도계의 온도변화율이란 온도변화에 따른 물체의 출력값 변화를 말한다. 적외선 온도계의 경우 온도 변화율이 클수록 감도가 높아집니다.
② 방사율 변화율이란 측정 대상물의 방사율이 변할 때 기기의 출력값이 변화하는 것을 말한다. 강판의 방사율은 강 압연 공정 중 특정 파장과 온도에서 일정 범위 내에서 무작위로 변하기 때문에 방사율 변화로 인한 온도계 출력 값의 변화는 대상의 실제 온도 변화가 아닙니다. 따라서 방사율 변화율도 조정해야 합니다.
