非接觸式紅外測溫技術(shù)近十年來得到不斷發(fā)展,除了傳統(tǒng)的鋼鐵行業(yè)煉鋼高溫和化工行業(yè)有毒環(huán)境外,已在許多領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用,尤其值得一提的是2005年可怕的SARS病毒肆虐時的非典期。紅外測溫儀的適用范圍不斷擴(kuò)大,在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測、設(shè)備故障診斷以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮著重要作用。紅外測溫儀已被證實是檢測和診斷電子設(shè)備故障的有效工具??晒?jié)省大量開支,用紅外測溫儀,可連續(xù)診斷電子連接問題:通過查找在DC電池上輸出濾波器連接處的熱點,可以檢測不間斷電源(UPS)的功能狀態(tài);也可檢驗電池組件和功率配電盤接線端子、開關(guān)齒輪或保險絲連接,防止能源消耗。由于松的連接器會產(chǎn)生熱,紅外測溫儀有助于識別回路中斷器的絕緣故障或監(jiān)視電子壓縮機(jī);日常掃描變壓器的熱點可探測開裂的繞組和接線端子。
1、為什么要使用紅外測溫儀?
紅外測溫儀在使用中具有便捷的特點:紅外測溫儀可快速提供溫度測量,在用熱偶接觸式溫度計測量一個滲漏連接點的時間內(nèi),用紅外測溫儀幾乎可以讀取所有連接點的溫度。一般紅外測溫儀堅實輕巧,在工廠巡視和日常檢驗工作隨時都可攜帶。
紅外測溫儀測量溫度相對精確:紅外測溫儀精度一般在1℃以內(nèi),這種性能做預(yù)防性維護(hù)時特別重要,例如監(jiān)視惡劣生產(chǎn)條件和將導(dǎo)致設(shè)備損壞停機(jī)的特別事件時。用紅外測溫儀,可快速探測操作溫度的微小變化,在其萌芽之時就可將問題解決,減少因設(shè)備故障造成的開支和維修的范圍。
紅外測溫儀在使用中比較安全:紅外測溫儀能夠安全地讀取難以接近的或不可到達(dá)的目標(biāo)溫度,可以在儀器允許的范圍內(nèi)讀取目標(biāo)溫度。非接觸溫度測量還可在不安全的或接觸測溫較困難的區(qū)域進(jìn)行,精確測量就象在手邊測量一樣容易。
2、紅外測溫儀在暖通和制冷行業(yè)的應(yīng)用
在HVAC/R(供暖、通風(fēng)、空調(diào)和制冷)行業(yè)中,紅外測溫儀已是安裝與維護(hù)人員最得力的助手,在HVAC安裝與維護(hù)中,他們使用紅外測溫儀主要測量以下項目:
1、 測量制熱/冷凍水管道隔熱層溫度;
2、 測試隔熱回水管;
3、 測試熔斷器和母線接頭;
4、 測試電氣接頭;
5、 測試軸承;
6、 檢查液體循環(huán)加熱或冷卻應(yīng)用;
7、 測試水加熱器的隔熱;
8、 測量欄柵、出風(fēng)口或散流器的排放溫度;
9、 檢查固定式節(jié)流器或配備毛細(xì)管的蒸發(fā)器上的過熱情況;檢查配備膨脹閥的蒸發(fā)器的空氣:空氣系統(tǒng)中的過冷情況。
3、紅外測溫儀在設(shè)備故障診斷時的應(yīng)用和注意事項
設(shè)備故障紅外診斷較為重要的問題,要求準(zhǔn)確地獲得被測設(shè)備的溫度分布或故障相關(guān)點溫度值與溫升值。這個溫度信息不僅是判斷設(shè)備有無故障的依據(jù),也是判斷故障屬性、位置、嚴(yán)重程度的客觀依據(jù)。因此,對被測設(shè)備故障相關(guān)部位溫度的計算與合理修正,是提高檢測設(shè)備表面溫度準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是在現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)備紅外檢測時,由于檢測條件和環(huán)境的影響變化,可能導(dǎo)致同一設(shè)備因檢測條件不同,而得到不同的結(jié)果。因此,為了提高紅外檢測的準(zhǔn)確度,必須對現(xiàn)場檢測過程中或?qū)z測結(jié)果的分析處理中,采取相應(yīng)的對策與措施或選擇良好的檢測條件,或?qū)z測現(xiàn)場結(jié)果進(jìn)行合理的修正。一般我們需要根據(jù)以下條件和影響來具體應(yīng)用紅外測溫儀:
電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的影響:電氣設(shè)備故障一般是電流效應(yīng)引起的發(fā)熱故障(導(dǎo)電回路故障--發(fā)熱功率與負(fù)荷電流值的平方成正比),和電壓效應(yīng)引起的發(fā)熱故障(絕緣介質(zhì)故障--發(fā)熱功率與運(yùn)行電壓的平方成正比)。因此,設(shè)備的工作電壓和負(fù)荷電流的大小,將直接影響到紅外檢測與故障診斷的效果。泄漏電流的增大,能造成高壓設(shè)備部分電壓不均勻。如果沒有加載運(yùn)行或者負(fù)荷很低,則會使設(shè)備故障發(fā)熱不明顯,即使存在較嚴(yán)重的故障,也不可能因特征性熱異常的形式暴露出來。只有當(dāng)設(shè)備在額定電壓下運(yùn)行,而且負(fù)荷越大時,發(fā)熱及溫升才越嚴(yán)重,故障點的特征性熱異常也暴露得越明顯。這樣一來,在進(jìn)行紅外檢測時,為了能夠取得可靠的檢測效果,應(yīng)盡量保證設(shè)備在額定電壓和滿負(fù)荷下運(yùn)行,即使不能做到連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行,也應(yīng)編制一個運(yùn)行方案,以便在檢測前和檢測過程中,能讓設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行一段時間,使設(shè)備故障部位有足夠的發(fā)熱時間,并保證其表面達(dá)到穩(wěn)定溫升。電氣設(shè)備故障紅外診斷時,故障判斷標(biāo)準(zhǔn)往往是以設(shè)備在額定電流時的溫升為依據(jù),因此當(dāng)檢測時實際運(yùn)行電流小于額定電流時,應(yīng)該是現(xiàn)場實際測量的設(shè)備故障點溫升換算為額定電流的溫升。
設(shè)備表面發(fā)射率的影響:任何紅外測量儀都是通過測量電氣設(shè)備表面紅外輻射功率,來獲得設(shè)備溫度信息的。并且在紅外診斷儀器接收來自目標(biāo)紅外輻射功率相同的情況下,因目標(biāo)的表面發(fā)射率不同,將會得到不同的檢測結(jié)果。也就是說,相同輻射功率,發(fā)射率越低,就會顯示越高的溫度。因物體表面發(fā)射率主要決定于材料性質(zhì)和表面狀態(tài)(如表面氧化情況、涂層材料、粗糙度及污穢狀態(tài)等)。因此為了應(yīng)用紅外測量儀器準(zhǔn)確地測量電氣設(shè)備溫度,必須要知道受檢目標(biāo)的發(fā)射率值,并將該值作為計算溫度的重要參數(shù)輸入計算機(jī)或者調(diào)整紅外測量儀的ε修正值,以便對所測量的溫度輸出值進(jìn)行發(fā)射率修正。消除發(fā)射率對檢測結(jié)果影響的兩種對策:當(dāng)使用紅外測溫儀進(jìn)行測量時,要對發(fā)射進(jìn)行修正,查出被測設(shè)備部件表面的發(fā)射率值進(jìn)行發(fā)射率修正,從而獲得可靠的測溫結(jié)果,提高檢測的可靠性;對于紅外檢測的故障頻發(fā)設(shè)備部件,為使檢測結(jié)果具有良好的可比性,可以運(yùn)用敷涂適當(dāng)漆料的方法來增大和穩(wěn)定其發(fā)射率值,以便獲得被測設(shè)備表面的真實溫度。
大氣衰減的影響:被測電氣設(shè)備表面紅外輻射能量,經(jīng)大氣傳輸?shù)郊t外檢測儀器,這就會受到大氣組合中的水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳等氣體分子吸收衰減和空氣中懸浮微粒散射衰減的影響。設(shè)備輻射能量傳輸?shù)乃p隨著檢測儀器到被測設(shè)備間的距離,會降低被測設(shè)備輻射的透過率,所以其衰減是隨距離的增大而增加。降低被檢設(shè)備故障部位與正常部位的輻射對比度,也會因為紅外儀器接收到的目標(biāo)能量減少,使得儀器顯示出來的溫度低于被測故障點的實際溫度值,從而造成漏檢或誤診斷,尤其對于檢測溫升較低的設(shè)備故障時。檢測距離增大,大氣組合的影響將會越來越大。這樣一來要獲得目標(biāo)溫度的準(zhǔn)確性,測量時需要盡量選擇環(huán)境大氣比較干燥、潔凈的時節(jié)進(jìn)行檢測;在不影響安全的條件下盡可能縮短檢測距離,同時需要對溫度測量結(jié)果進(jìn)行合理的距離修正,以便測得實際的溫度值。
氣象條件的影響:不良的氣象環(huán)境(雨、雪、霧及大風(fēng)力等),會對設(shè)備溫度檢測帶來不利的影響,往往會給出虛假的故障現(xiàn)象。為了減少氣象條件的影響,盡量在無雨、無霧、無風(fēng)和環(huán)境溫度較穩(wěn)定的夜晚進(jìn)行檢測。
環(huán)境及背景輻射的影響:在進(jìn)行戶外電力設(shè)備紅外檢測時,檢測儀器接收的紅外輻射除了包括被檢設(shè)備相應(yīng)部位自身發(fā)射的輻射以外,還會包括設(shè)備其它部位和背景的反射,以及直接射入太陽輻射。這些輻射都將對設(shè)備待測部位的溫度造成干擾,對故障檢測帶來誤差。為了減少環(huán)境與背景輻射的影響,對戶外電氣設(shè)備現(xiàn)場紅外檢測時,盡可能選擇在陰天或者在日落傍晚無光照時間進(jìn)行。這樣可以防止直接入射、反射和散射的太陽輻射影響;對戶內(nèi)設(shè)備可以采用關(guān)掉照明燈,以及避開其它輻射的影響。對于高反射的設(shè)備表面,應(yīng)該采取適當(dāng)措施來減少對太陽輻射及周圍高溫物體輻射的影響,或者改變檢測角度,找到能避開反射的較佳角度進(jìn)行檢測。為了減少太陽輻射及周圍高溫背景的輻射影響,在檢測時采取適當(dāng)?shù)恼趽醮胧蛘咴诩t外測量儀器上加裝適當(dāng)?shù)募t外濾光片,以便濾除太陽及其它背景輻射。選擇參數(shù)適宜的儀器和檢測距離進(jìn)行檢測,使被測設(shè)備部位在儀器視場范圍內(nèi),從而減少背景輻射的干擾。
混凝土預(yù)埋線測溫儀的操作使用操作步驟:
1.用主機(jī)與測溫探頭測量材料溫度
將測溫探頭的插頭插入主機(jī)插座,按下電源開關(guān),將測溫探頭金屬桿插入被測物中,插入深度不少于其長度的1/2,兩分鐘左右在主機(jī)上讀取溫度數(shù)據(jù)。在測量拌合物 溫度時,為避免測溫探頭與拌合物中的硬物過度撞擊而影響使用壽命,可先用金屬棍在拌合物中預(yù)留孔,再將測溫探頭插入孔中測溫。每次用后應(yīng)將測溫探頭擦拭干凈。
2.用主機(jī)與測溫線測量大體積混凝土溫度
施工測溫方案確定后,根據(jù)測溫點數(shù)量和深度選用長度規(guī)格合適的測溫線,例如:實際測溫點深 0.2m ~ 0.3m ,可選用規(guī)格為 0.5m 的測溫線;實際測溫點深 2.5m ~ 2.8m ,可選用規(guī)格為 3m 的測溫線,以次類推。預(yù)埋時可用鋼筋等桿件作支承物,將測溫線按照縱向測溫點距離綁在支承物上,溫度傳感器與支承物之間應(yīng)做隔熱處理。在澆筑混凝土?xí)r,將綁好測溫線的支承物植入混凝土中,溫度傳感器處于測溫點位置,插頭留在混凝土外面并用塑料袋罩好,避免潮濕,保持清潔。為便于操作,留在外面的導(dǎo)線長度應(yīng)大于 20cm 。測溫時,按下主機(jī)電源開關(guān),將測溫線插頭插入主機(jī)插座中,主機(jī)顯示屏上即可顯示相應(yīng)測溫點的溫度。
3.用主機(jī)與測溫線測量冬期施工混凝土溫度
在澆筑混凝土?xí)r,按冬期施工測溫方案預(yù)留測溫孔,在每個孔內(nèi)放置一支測溫線,測溫線的插頭留在孔外并用塑料袋罩好,避免潮濕,保持清潔。測溫時,按下主機(jī)電源開關(guān),將測溫線插頭插入主機(jī)插座中,主機(jī)顯示屏上即可顯示相應(yīng)測溫點的溫度。每階段測溫結(jié)束后將測溫線收存好,以備下次再用。也可將測溫線埋入混凝土中一次性使用,具體作法見使用方法“ 2 ”。
混凝土預(yù)埋線測溫儀的操作使用技術(shù)指標(biāo):
1 測溫范圍:-30℃~+130℃
2 測溫誤差:≤ 0.5℃(與測溫探頭配合);≤1.0°C(與測溫線配合)
3 分辨率:0.1℃
4 操作環(huán)境溫度:-20℃~+50℃
5 顯示方式:三位半寬溫型液晶顯示屏
6 電源,9V積層電池一枚
7 重量:200g
8 主機(jī)體積:135mmX72mmX32mm
了解紅外測溫儀的工作原理、技術(shù)指標(biāo)、環(huán)境工作條件及操作和維修等是用戶正確地選擇和使用紅外測溫儀的基礎(chǔ)。下面小編就來具體介紹一下紅外測溫儀工作原理,希望可以幫助用戶更好的應(yīng)用產(chǎn)品。
光學(xué)系統(tǒng)匯集其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量,視場的大小由測溫儀的光學(xué)零件以及位置決定。紅外能量聚焦在光電探測儀上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路按照儀器內(nèi)部的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。除此之外,還應(yīng)考慮目標(biāo)和測溫儀所在的環(huán)境條件,如溫度、氣氛、污染和干擾等因素對性能指標(biāo)的影響及修正方法。
一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布——與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此,通過對物體自身輻射的紅外能量的測量,便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度,這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。
黑體輻射定律:黑體是一種理想化的輻射體,它吸收所有波長的輻射能量,沒有能量的反射和透過,其表面的發(fā)射率為1。應(yīng)該指出,自然界中并不存在真正的黑體,但是為了弄清和獲得紅外輻射分布規(guī)律,在理論研究中必須選擇合適的模型,這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型,從而導(dǎo)出了普朗克黑體輻射的定律,即以波長表示的黑體光譜輻射度,這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點,故稱黑體輻射定律。
物體發(fā)射率對輻射測溫的影響:自然界中存在的實際物體,幾乎都不是黑體。所有實際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外,還與構(gòu)成物體的材料種類、制備方法、熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此,為使黑體輻射定律適用于所有實際物體,必須引入一個與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數(shù),即發(fā)射率。該系數(shù)表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度,其值在零和小于1的數(shù)值之間。根據(jù)輻射定律,只要知道了材料的發(fā)射率,就知道了任何物體的紅外輻射特性。
影響發(fā)射率的主要因紗在:材料種類、表面粗糙度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等。
當(dāng)用紅外輻射測溫儀測量目標(biāo)的溫度時首先要測量出目標(biāo)在其波段范圍內(nèi)的紅外輻射量,然后由測溫儀計算出被測目標(biāo)的溫度。單色測溫儀與波段內(nèi)的輻射量成比例;雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。
紅外系統(tǒng):紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量,視場的大小由測溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路,并按照儀器內(nèi)療的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。