La technologie de mesure de la température infrarouge joue un rôle important dans le contrôle et la surveillance de la qualité des produits, le diagnostic en ligne des défauts des équipements, la protection de la sécurité et les économies d'énergie. Au cours des deux dernières décennies, la technologie des thermomètres infrarouges sans contact s'est développée rapidement, leurs performances ont été continuellement améliorées, leur champ d'application a été continuellement élargi et leur part de marché a augmenté d'année en année. Par rapport à la méthode de mesure de la température par contact, la mesure de la température infrarouge présente les avantages d'un temps de réponse rapide, d'une utilisation sans contact et sûre et d'une longue durée de vie.
Les produits de mesure de température de rayonnement infrarouge sans contact de la société Baytek (Lei Tai) comprennent trois séries portables, en ligne et à balayage, et disposent d'une variété d'accessoires en option et de logiciels informatiques correspondants, chaque série a différents modèles et spécifications. Parmi les différents types de thermomètres aux spécifications différentes, il est très important que les utilisateurs choisissent le bon modèle de thermomètre infrarouge. Voici seulement les étapes de réflexion sur la façon de choisir correctement le modèle de thermomètre pour la référence de l'acheteur.
Comment fonctionnent les thermomètres infrarouges
Comprendre le principe de fonctionnement, les indicateurs techniques, les conditions de travail environnementales, le fonctionnement et l'entretien du thermomètre infrarouge de groupe est d'aider les utilisateurs à choisir et à utiliser correctement le thermomètre infrarouge.
Tous les objets dont la température est supérieure à ** zéro émettent constamment de l'énergie de rayonnement infrarouge dans l'espace environnant. Les caractéristiques de rayonnement infrarouge d'un objet - l'amplitude de l'énergie rayonnante et sa distribution par longueur d'onde - sont étroitement liées à sa température de surface. Par conséquent, en mesurant l'énergie infrarouge rayonnée par l'objet lui-même, sa température de surface peut être déterminée avec précision, qui est la base objective sur laquelle la mesure de la température de rayonnement infrarouge est basée.
Loi de rayonnement du corps noir :
Un corps noir est un radiateur idéalisé, qui absorbe toutes les longueurs d'onde de l'énergie rayonnante, n'a ni réflexion ni transmission d'énergie et a une émissivité de 1 sur sa surface. Il convient de souligner qu'il n'y a pas de véritable corps noir dans la nature, mais afin de clarifier et d'obtenir la loi de distribution du rayonnement infrarouge, un modèle approprié doit être sélectionné dans la recherche théorique, qui est le modèle d'oscillateur quantifié du rayonnement de la cavité corporelle proposé par Planck, qui conduit à la loi de Planck sur le rayonnement du corps noir, c'est-à-dire la luminance spectrale du corps noir exprimée en longueur d'onde, est le point de départ de toutes les théories du rayonnement infrarouge, on l'appelle donc la loi du rayonnement du corps noir.
L'influence de l'émissivité de l'objet sur la thermométrie de rayonnement :
Les objets réels qui existent dans la nature ne sont presque jamais des corps noirs. La quantité de rayonnement de tous les objets réels dépend non seulement de la longueur d'onde du rayonnement et de la température de l'objet, mais aussi du type de matériau qui constitue l'objet, de la méthode de préparation, du processus thermique, de l'état de surface et des conditions environnementales. . Par conséquent, pour que la loi du rayonnement du corps noir s'applique à tous les objets pratiques, un facteur de proportionnalité lié aux propriétés du matériau et à l'état de la surface doit être introduit, à savoir l'émissivité. Ce coefficient représente la proximité entre le rayonnement thermique d'un objet réel et celui d'un corps noir et a une valeur comprise entre zéro et une valeur inférieure à 1. Selon la loi du rayonnement, tant que l'émissivité du matériau est connue , les caractéristiques de rayonnement infrarouge de tout objet peuvent être connues.
Les principaux facteurs affectant l'émissivité sont :
Type de matériau, rugosité de surface, structure physico-chimique et épaisseur du matériau, etc.
Lors de l'utilisation d'un thermomètre à rayonnement infrarouge pour mesurer la température de la cible, le rayonnement infrarouge de la cible dans sa gamme de longueurs d'onde doit être mesuré en premier, puis la température de la cible mesurée doit être calculée par le thermomètre. Les thermomètres monochromatiques sont proportionnels à la quantité de rayonnement dans la bande : les thermomètres bicolores sont proportionnels au rapport du rayonnement dans les deux bandes.
Système infrarouge :
Le thermomètre infrarouge se compose d'un système optique, d'un photodétecteur, d'un amplificateur de signal, d'un traitement du signal, d'une sortie d'affichage et d'autres pièces. Le système optique concentre l'énergie de rayonnement infrarouge de la cible dans son champ de vision, et la taille du champ de vision est déterminée par les parties optiques du thermomètre et leurs positions. L'énergie infrarouge est focalisée sur un photodétecteur et convertie en un signal électrique correspondant. Le signal est converti en valeur de température de la cible mesurée après avoir été corrigé par l'amplificateur et le circuit de traitement du signal, et corrigé selon l'algorithme de la thérapie interne de l'instrument et l'émissivité cible.
La sélection des thermomètres infrarouges peut être divisée en trois aspects :
Indicateurs de performance, tels que la plage de température, la taille du spot, la longueur d'onde de travail, la précision de la mesure, le temps de réponse, etc. ; environnement et conditions de travail, telles que température ambiante, fenêtre, affichage et sortie, accessoires de protection, etc. ; d'autres options, telles que la facilité d'utilisation, la maintenance et les performances et le prix de l'étalonnage, etc., ont également un certain impact sur le choix du thermomètre. Grâce à la technologie et au développement continu, les meilleures conceptions et les nouvelles avancées en matière de thermomètres infrarouges offrent aux utilisateurs une variété d'instruments fonctionnels et polyvalents, élargissant le choix.
Déterminez la plage de température :
La plage de mesure de la température est l'indice de performance le plus important du thermomètre. Par exemple, les produits Raytek couvrent la plage de -50 degrés - plus 3000 degrés, mais cela ne peut pas être fait par un seul type de thermomètre infrarouge. Chaque modèle de thermomètre a sa propre plage de température spécifique. Par conséquent, la plage de température mesurée par l'utilisateur doit être considérée comme précise et complète, ni trop étroite ni trop large. Selon la loi du rayonnement du corps noir, le changement d'énergie rayonnante causé par la température dans la bande d'ondes courte du spectre dépassera le changement d'énergie rayonnante causé par l'erreur d'émissivité.
Déterminer la taille cible :
Selon le principe, les thermomètres infrarouges peuvent être divisés en thermomètres monochromatiques et en thermomètres bicolores (thermomètres colorimétriques à rayonnement). Pour un thermomètre monochromatique, la zone de la cible à mesurer doit remplir le champ de vision du thermomètre pendant la mesure de la température. Il est recommandé que la taille de la cible mesurée dépasse 50 % du champ de vision. Si la taille de la cible est plus petite que le champ de vision, l'énergie radiante de fond entrera dans la branche audiovisuelle du thermomètre pour interférer avec la lecture de la mesure de la température, entraînant des erreurs. Inversement, si la cible est plus grande que le champ de vision du thermomètre, le thermomètre ne sera pas affecté par l'arrière-plan en dehors de la zone de mesure.
Pour le thermomètre bicolore Raytek, la température est déterminée par le rapport de l'énergie rayonnante dans deux bandes de longueur d'onde indépendantes. Par conséquent, lorsque la cible mesurée est petite et non pleine du site, et que la présence de fumée, de poussière et d'obstructions sur le chemin de mesure atténuera l'énergie de rayonnement, cela n'affectera pas les résultats de mesure. Même lorsque l'énergie est atténuée de 95 %, la précision de mesure de température requise peut toujours être garantie. Pour la petite cible, qui est en mouvement ou qui vibre, se déplace parfois dans le champ de vision, ou peut sortir partiellement du champ de vision, dans ces conditions, l'utilisation d'un thermomètre bicolore est le meilleur choix. S'il est impossible de viser directement entre le thermomètre et la cible, le canal de mesure est courbe, étroit, obstrué, etc., le thermomètre à fibre optique bicolore est le meilleur choix. Cela est dû à son petit diamètre et à sa flexibilité pour transmettre l'énergie de rayonnement optique à travers des canaux courbes, bloqués et pliés, permettant ainsi la mesure de cibles difficiles d'accès, dans des conditions difficiles ou proches de champs électromagnétiques.
Détermination de la résolution optique (distance et sensibilité)
La résolution optique est déterminée par le rapport de D à S, qui est le rapport de la distance D entre le thermomètre à la cible et le diamètre du point de mesure, S. Si le thermomètre doit être installé loin de la cible en raison de conditions environnementales et que de petites cibles doivent être mesurées, un thermomètre à haute résolution optique doit être sélectionné. Plus la résolution optique est élevée, plus le rapport D:S est élevé, plus le coût du thermomètre est élevé.
Déterminez la plage de longueur d'onde :
L'émissivité et les propriétés de surface du matériau cible déterminent la réponse spectrale ou la longueur d'onde du thermomètre. Pour les alliages à haute réflectivité, il existe une émissivité faible ou variable. Dans la région à haute température, la meilleure longueur d'onde pour mesurer les matériaux métalliques est le proche infrarouge, et la longueur d'onde de 0.18-1.0μm peut être sélectionnée. Les autres zones de température peuvent choisir des longueurs d'onde de 1,6 μm, 2,2 μm et 3,9 μm. Étant donné que certains matériaux sont transparents à certaines longueurs d'onde, l'énergie infrarouge pénétrera ces matériaux, des longueurs d'onde spéciales doivent donc être sélectionnées pour ce matériau. Par exemple, la longueur d'onde de 10 μm, 2,2 μm et 3,9 μm (le verre à tester doit être très épais, sinon il passera à travers) est choisie pour mesurer la température interne du verre ; la longueur d'onde de 5,0 μm est choisie pour mesurer la température interne du verre ; la longueur d'onde de 8-14 μm convient à la zone de mesure basse ; La longueur d'onde de 3,43 μm est sélectionnée pour mesurer le film plastique en polyéthylène, et la longueur d'onde de 4,3 μm ou 7,9 μm est sélectionnée pour le polyester. Si l'épaisseur dépasse 0.4mm, la longueur d'onde de 8-14μm est sélectionnée ; par exemple, la longueur d'onde à bande étroite de 4.24-4.3 μm est utilisée pour mesurer le C02 dans la flamme, la longueur d'onde à bande étroite de 4,64 μm est utilisée pour mesurer le C0 dans la flamme et la longueur d'onde de 4,47 μm est utilisée pour mesurer le N02 dans la flamme.
Déterminez le temps de réponse :
Le temps de réponse représente la vitesse de réponse du thermomètre infrarouge au changement de la température mesurée, qui est définie comme le temps nécessaire pour atteindre 95 % de l'énergie de la lecture maximale. Elle est liée à la constante de temps du photodétecteur, du circuit de traitement du signal et du système d'affichage. Le temps de réponse du nouveau thermomètre infrarouge de bytek peut atteindre 1 ms. C'est beaucoup plus rapide que la méthode de mesure de la température par contact. Si la vitesse de déplacement de la cible est très rapide ou lors de la mesure de la cible de chauffage rapide, le thermomètre infrarouge à réponse rapide doit être sélectionné, sinon la réponse de signal suffisante ne sera pas obtenue, ce qui réduira la précision de la mesure. Cependant, toutes les applications ne nécessitent pas de thermomètres infrarouges à réponse rapide. Pour les processus thermiques stationnaires ou ciblés avec inertie thermique, le temps de réponse du thermomètre peut être relâché. Par conséquent, la sélection du temps de réponse du thermomètre infrarouge doit être adaptée à la situation de la cible mesurée.
Fonction de traitement du signal :
La mesure de processus discrets (tels que la production de pièces) est différente des processus continus, nécessitant que les thermomètres infrarouges aient des fonctions de traitement du signal (telles que maintien de crête, maintien de vallée, valeur moyenne). Par exemple, lors de la mesure du verre sur la bande transporteuse, il est nécessaire d'utiliser le maintien de crête et le signal de sortie de sa température est transmis au contrôleur.
Conditions environnementales à considérer :
Les conditions environnementales du thermomètre ont une grande influence sur les résultats de mesure, qui doivent être pris en compte et correctement résolus, sinon cela affectera la précision de la mesure de la température et même endommagera le thermomètre. Lorsque la température ambiante est trop élevée et qu'il y a de la poussière, de la fumée et de la vapeur, des accessoires tels que des vestes de protection, des systèmes de refroidissement par eau, des systèmes de refroidissement par air et des purificateurs d'air fournis par le fabricant peuvent être utilisés. Ces accessoires peuvent résoudre efficacement l'impact environnemental et protéger le thermomètre pour une mesure précise de la température. Lors de l'identification des accessoires, des services standardisés doivent être exigés autant que possible pour réduire les coûts d'installation. Lorsque la fumée, la poussière ou d'autres particules dégradent le signal d'énergie mesuré, un thermomètre bicolore est le meilleur choix. Dans le bruit, les champs électromagnétiques, les vibrations ou les conditions environnementales inaccessibles, ou d'autres conditions difficiles, les thermomètres bicolores à fibre optique sont le meilleur choix.
Dans les applications de matériaux scellés ou dangereux (comme les conteneurs ou les boîtes sous vide), le thermomètre observe à travers une fenêtre. Le matériau doit avoir une résistance suffisante et passer la gamme de longueurs d'onde de travail du thermomètre utilisé. Il est également nécessaire de déterminer si l'opérateur doit également observer à travers la fenêtre. Choisissez donc l'emplacement d'installation et le matériau de la fenêtre appropriés pour éviter toute influence mutuelle. Dans les applications de mesure à basse température, les matériaux Ge ou Si sont généralement utilisés comme fenêtres, qui sont opaques à la lumière visible, et l'œil humain ne peut pas observer la cible à travers la fenêtre. Si l'opérateur doit traverser la fenêtre cible, un matériau optique qui transmet à la fois le rayonnement infrarouge et la lumière visible doit être utilisé. Par exemple, un matériau optique qui transmet à la fois le rayonnement infrarouge et la lumière visible, tel que ZnSe ou BaF2, doit être utilisé comme matériau de fenêtre.
Simple à utiliser et facile à utiliser :
Les thermomètres infrarouges doivent être intuitifs, simples à utiliser et faciles à utiliser par les opérateurs. Parmi eux, un thermomètre infrarouge portable est un instrument de mesure de la température petit, léger et portable qui intègre la mesure de la température et la sortie d'affichage. Le panneau d'affichage peut afficher la température et produire diverses informations sur la température, et certaines peuvent être commandées par une télécommande ou un logiciel informatique.
Dans le cas de conditions environnementales difficiles et complexes, un système avec tête de mesure de température et affichage séparés peut être sélectionné pour une installation et une configuration faciles. La forme de sortie du signal qui correspond à l'équipement de contrôle actuel peut être sélectionnée.
Étalonnage des thermomètres à rayonnement infrarouge :
Les thermomètres infrarouges doivent être calibrés pour afficher correctement la température de la cible mesurée. Si le thermomètre utilisé est hors tolérance d'utilisation, il doit être renvoyé au fabricant ou au centre de réparation pour un réétalonnage.
