红外测温仪选型要点分析

　　随着技术和不断发展，红外测温仪最佳设计和新进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，被测目标大小，测量距离，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。其他选择方面，如使用方便、维修和校准性能等。

　　1 、确定测温范围

　　测温范围是测温仪最重要的一个性能指标。每种型号的测温仪都有自己特定的测温范 围。如 Raytek （雷泰）产品覆盖范围为 -50 ℃ - +3000 ℃ ，但这不能由一种型号的红外测温仪来完成。 因此，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。 测温范围过宽，会降低测温精度。例如，如果被测目标温度为 1000 摄氏度，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 摄氏度的目标外，还要照顾低温目标，那只好选择 3iLR3 。

　　2 、确定目标尺寸

　　为了获得精确的温度读数，测温仪与测试目标之间的距离必须在合适的范围之内，所谓 “ 光点尺 寸 ” （ spot size ）就是测温仪测量点的面积。您距离目标越远，光点尺寸就越大。

　　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。对于比色测温仪，其温度是由两个独立的波长带内 辐射能量的比值来确定的。因此当被测目标很小，不充满视场，测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡对辐射 能量有衰减时，都不会对测量结果产生影响。甚至在能量衰减了 95% 的情况下，仍能保证要求的测温精度。

　　对于细小而又处于运动或震动之中的目标，比色测温仪是最佳选择。这是由于光线直径小，有柔性，可以 在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量，因此可以测量难以接近、条件恶劣或靠近电磁场的目标。

　　3 、确定距离系数（光学分辨率）

　　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。光学分辨率 越高，即增大 D ： S 比值，测温仪的成本也越高。

　　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。对于固定焦距的测温仪，在光学系统焦点处 为光斑最小位置，近于和远于焦点位置光斑都会增大。存在两个距离系数。

　　因此，为了能在接近和远离焦 点的距离上准确测温，被测目标尺寸应大于焦点处光斑尺寸，变焦测温仪有一个最小焦点位置，可根据到 目标的距离进行调节。增大 D ： S ，接收的能量就减少，如不增大接收口径，距离系数 D ： S 很难做 大，这就要增加仪器成本。

　　4 、确定波长范围

　　目标材料的发射率和表面特性决定测温仪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 。

　　5 、确定响应时间

　　响应时间定义为到达最后读数的 95% 能量所需要的时间，表示红外测温仪对被测温度变化的反应速 度，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。红外测温仪响应时间的选择要和被测目 标的情况相适应，确定响应时间主要根据目标的运动速度和目标的温度变化速度。

　　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。对于静止的或目标热过程存在热惯性时，响应时间 就可以放宽要求了。

　　6 、信号处理功能

　　鉴于离散过程（如零件生产）和连续过程不同，所以要求红外测温仪具有多信号处理功能（如峰值保 持、谷值保持、平均值）可供选用，如测温传送带上的瓶子时，就要用峰值保持，其温度的输出信号传送 至控制器内。否则测温仪读出瓶子之间的较低的温度值。若用峰值保持，设置测温仪响应时间稍长于瓶子 之间的时间间隔，这样至少有一个瓶子总是处于测量之中。

　　7 、环境条件考虑

　　测温仪所处的环境条件对测量结果有很大影响，应予考虑并适当解决，否则会影响测温精度甚至引起 损坏。

　　当环境温度高，存在灰尘、烟雾和蒸汽的条件下，可选用厂商提供的保护套、水冷却、空气冷却系 统、空气吹扫器等附件。这些附件可有效地解决环境影响并保护测温仪，实现准确测温。在确定附件时， 应尽可能要求标准化服务，以降低安装成本。

　　当在噪声、电磁场、震动或难以接近环境条件下，或其他恶 劣条件下，烟雾、灰尘或其他颗粒降低测量能量信信号时，光纤双色测温仪是最佳选择。

　　在噪声、电磁场、 震动和难以接近的环境条件下，或其他恶劣条件时，宜选择光线比色测温仪。在密封的或危险的材料应用 中（如容器或真空箱），测温仪通过窗口进行观测。材料必须有足够的强度并能通过所用测温仪的工作波 长范围。还要确定操作工是否也需要通过窗口进行观察，因此要选择合适的安装位置和窗口材料，避免相 互影响。

　　? 在低温测量应用中，通常用 Ge 或 Si 材料作为窗口，不透可见光，人眼不能通过窗口观察目标。

　　? 如操作员需要通过窗口目标，应采用既透红外辐射又透过可见光的光学材料，如 ZnSe 或 BaF2 等 作为窗口材料。

　　? 当测温仪工作环境中存在易燃气体时，可选用本征安全型红外测温仪，从而在一定浓度的易燃气 体环境中进行安全测量和监视。

　　? 在环境条件恶劣复杂的情况下，可以选择测温头和显示器分开的系统，以便于安装和配置。