Anwendung von Infrarot-Thermometern in der Stahlwalzproduktion
Zusammensetzung des Infrarot-Thermometers
Infrarot-Thermometer, auch Infrarot-Strahlungsthermometer genannt, ermitteln die Temperatur des Messobjekts durch Messung der elektromagnetischen Strahlung des Objekts, die aus der im Objekt enthaltenen Energie stammt. Für industrielle Anwendungen befassen wir uns mit Infrarotstrahlung von den kürzeren Wellenlängen des sichtbaren Lichts bis hin zu Infrarotlicht bis zu 20 μm. Daher ist ein Infrarot-Thermometer (Strahlungsthermometer) ein Gerät, das Strahlungsenergie quantifiziert und die Ausgabe eines elektrischen Signals verwendet, um die entsprechende Temperatur auszudrücken.
Infrarot-Thermometer können im Allgemeinen in vier Teile unterteilt werden: optisches System, Infrarot-Detektor, Signalverarbeitungsteil und Anzeigeausgabeteil.
1 Optisches System
Das optische System ist ein wichtiger Bestandteil des Infrarot-Thermometers. Seine Hauptfunktionen sind: die Konvergenz der Strahlungsenergie, das Anvisieren des zu messenden Ziels, die Bestimmung des Sichtfeldes des Thermometers und eine gewisse Dichtwirkung im Inneren des Thermometers.
2 Infrarotdetektoren
Der Infrarotdetektor ist das Herzstück des Infrarot-Thermometers. Der Infrarotdetektor empfängt die Strahlungsenergie des Messobjekts durch die Objektivlinse, wandelt die Strahlungsenergie in ein elektrisches Signal um und ermittelt schließlich durch anschließende Verarbeitung die Oberflächentemperatur des Messobjekts.
3 Signalverarbeitung
Der Infrarotdetektor wandelt die Infrarotstrahlung in ein elektrisches Signal um, das an den Signalverarbeitungsteil gesendet und über den Vorverstärker und die A/D-Wandlung in den Mikroprozessor eingegeben wird. Gleichzeitig wird auch das Umgebungstemperaturkompensationssignal in den Mikroprozessor eingegeben, das vom Mikroprozessor linearisiert wird. Nach der Verarbeitung, Umweltkompensation und Emissionsgradkorrektur wird das korrigierte Ausgangssignal erhalten.
4 Display-Ausgabe
In praktischen Anwendungen wird das vom Prozessor bereitgestellte Temperatursignal auf zwei Arten verwendet: Zum einen wird es über das Display angezeigt. Die andere besteht darin, das Temperatursignal an das industrielle Steuerungssystem zu senden, um die Steuerung des Produktionsprozesses zu realisieren, und es gibt auch zwei Möglichkeiten, es gleichzeitig zu verwenden.
Verschiedene Arten von Thermometern können Echtzeitwerte, Maximalwerte, Minimalwerte, Durchschnittswerte, Differenzen sowie Emissionsgrad-Einstellwerte, Alarm-Einstellwerte usw. anzeigen. Nach der Softwareverarbeitung können auch Temperaturkurven, Heatmaps usw. angezeigt werden. Die am häufigsten verwendeten Thermometer haben einen Stromausgang von 0-20mA oder 4-20mA. Wird ein Spannungssignal benötigt, kann auch das Stromsignal umgewandelt und skaliert werden.
Auswahl an Infrarot-Thermometern
In industriellen Anwendungen befinden sich häufig Medien zwischen dem Pyrometer und dem gemessenen Ziel, die die Strahlung der Oberflächenenergie des gemessenen Ziels schwächen oder sogar vollständig blockieren können, und das Pyrometer kann nur das Ziel messen, das es „sieht“. Unsere am häufigsten verwendeten Festthermometer umfassen hauptsächlich die folgenden Kategorien:
① Breitbandthermometer oder Breitbandthermometer. Sein spektraler Reaktionsbereich wird durch das optische System begrenzt, das hauptsächlich zur Messung niedriger Temperaturen verwendet wird und mit einem Detektor mit einem breiten spektralen Reaktionsbereich ausgestattet ist.
② Wählen Sie das Bandthermometer aus, seine Reaktionswellenlänge wird durch den Filter begrenzt und das Reaktionsband des Detektors kann entsprechend den Anforderungen der Anwendung ausgewählt werden.
③ Das Kurzwellenthermometer kann den Messfehler reduzieren, wenn sich der Emissionsgrad ändert. Die hier erwähnte Kurzwelle ist relativ und kann eine Wellenlänge von 0,6 μm bei einer Temperatur von 1500 K oder eine Wellenlänge von 3 μm bei einer Temperatur von 300 K haben.
④ Kolorimetrische Thermometer, auch Zweifarbenthermometer genannt, erzielen beim Einsatz in „sehr schmutzigen Atmosphären“ bessere Messergebnisse.
Bei der Auswahl des Thermometers sind neben dem benötigten Temperaturbereich auch die beiden Parameter des Thermometers „Prozentsatz der Temperaturänderung“ und „Prozentsatz der Emissionsgradänderung“ von großer Bedeutung für die genaue Auswahl des Thermometers:
① Der Temperaturänderungsprozentsatz des Thermometers bezieht sich auf die Änderung des Ausgangswerts des Objekts aufgrund der Temperaturänderung. Bei Infrarot-Thermometern ist die Empfindlichkeit umso höher, je größer der Prozentsatz der Temperaturänderung ist.
② Der Änderungsprozentsatz des Emissionsgrads bezieht sich auf die Änderung des Ausgangswerts des Instruments, wenn sich der Emissionsgrad des gemessenen Ziels ändert. Da sich das Emissionsvermögen der Stahlplatte während des Stahlwalzprozesses innerhalb eines bestimmten Bereichs bei einer bestimmten Wellenlänge und Temperatur zufällig ändert, ist die durch die Änderung des Emissionsvermögens verursachte Änderung des Ausgabewerts des Thermometers nicht die tatsächliche Temperaturänderung des Ziels. Daher ist es auch erforderlich, den Änderungsprozentsatz des Emissionsgrads anzupassen.
