Was ist der Fehler eines Infrarot-Thermometers?
Infrarot-Thermometer liegen im Allgemeinen bei etwa 0,2.
Viele der derzeit auf dem Markt erhältlichen Infrarotthermometer sind modifizierte Industriethermometer zur SARS-Vorbeugung. Sie werden stark von der jeweiligen Umgebungstemperatur beeinflusst und die gemessene Körpertemperatur kann einen Fehler im Vergleich zur tatsächlichen Temperatur aufweisen.
Faktoren, die den Fehler des Infrarotthermometers beeinflussen
1. Strahlungsrate
Die Strahlungsrate ist eine physikalische Größe, die die Strahlungsfähigkeit eines Objekts im Verhältnis zu einem schwarzen Körper misst. Sie hängt nicht nur von der Materialform, Oberflächenrauheit, Konkavität und Konvexität des Objekts ab, sondern auch von der Testrichtung. Wenn das Objekt eine glatte Oberfläche hat, ist seine Richtung empfindlicher. Der Emissionsgrad verschiedener Materialien ist unterschiedlich. Die Menge an Strahlungsenergie, die ein Infrarotthermometer von einem Objekt empfängt, ist proportional zu seinem Emissionsgrad.
(1) Die Einstellung des Emissionsgrades basiert auf dem Kirchhoff-Theorem: Der hemisphärische monochromatische Emissionsgrad (ε) der Oberfläche eines Objekts ist gleich seinem hemisphärischen monochromatischen Absorptionsgrad (), ε= . Unter thermischen Gleichgewichtsbedingungen ist die Strahlungsleistung eines Objekts gleich seiner Absorptionsleistung, d. h. die Summe aus Absorptionsgrad (), Reflektivität (ρ) und Transmissionsgrad () beträgt 1, d. h. +ρ+ =1. Bei undurchsichtigen (oder Objekten mit einer bestimmten Dicke) kann der Transmissionsgrad als =0 angesehen werden und es gibt nur Strahlung und Reflexion ( +ρ=1). Wenn der Emissionsgrad des Objekts höher ist, ist die Reflektivität geringer und der Einfluss von Hintergrund und Reflexion ist: Je kleiner der Wert, desto genauer ist der Test; umgekehrt gilt: Je höher die Hintergrundtemperatur oder je höher die Reflektivität, desto größer ist die Auswirkung auf den Test. Daraus ist ersichtlich, dass beim eigentlichen Erfassungsvorgang auf die entsprechenden Emissionsgrade unterschiedlicher Objekte und Thermometer geachtet werden muss und die Emissionsgradeinstellung möglichst genau erfolgen sollte, um den Fehler der gemessenen Temperatur zu reduzieren.
(2) Prüfwinkel
Der Emissionsgrad hängt von der Prüfrichtung ab. Je größer der Prüfwinkel, desto größer der Prüffehler. Dies wird bei der Verwendung von Infrarot zur Temperaturmessung leicht übersehen. Im Allgemeinen sollte der Prüfwinkel vorzugsweise innerhalb von 30 Grad liegen und im Allgemeinen nicht größer als 45 Grad sein. Wenn der Prüfwinkel größer als 45 Grad sein muss, kann der Emissionsgrad zur Korrektur entsprechend gesenkt werden. Wenn die Temperaturmessdaten zweier identischer Objekte beurteilt und analysiert werden sollen, müssen die Prüfwinkel während des Tests gleich sein, damit sie besser vergleichbar sind.
2. Distanzkoeffizient
Der Distanzkoeffizient (K=S:D) ist das Verhältnis der Distanz S vom Thermometer zum Ziel und dem Durchmesser D des Temperaturmessziels. Er hat großen Einfluss auf die Genauigkeit des Infrarotthermometers. Je höher der K-Wert, desto höher die Auflösung. Wenn das Thermometer aufgrund der Umgebungsbedingungen weit vom Ziel entfernt installiert werden muss und kleine Ziele gemessen werden müssen, sollte daher ein Thermometer mit hoher optischer Auflösung gewählt werden, um Messfehler zu reduzieren. Bei der tatsächlichen Verwendung ignorieren viele Leute die optische Auflösung des Thermometers. Unabhängig vom Durchmesser D des gemessenen Zielpunkts schalten sie den Laserstrahl ein und richten ihn zum Testen auf das Messziel aus. Tatsächlich ignorieren sie die S:D-Wert-Anforderung des Thermometers, sodass die gemessene Temperatur einen gewissen Fehler aufweist.
3. Zielgröße
Das zu messende Objekt und das Sichtfeld des Thermometers bestimmen die Genauigkeit der Messung des Instruments. Wenn ein Infrarotthermometer zur Temperaturmessung verwendet wird, kann es im Allgemeinen nur den Durchschnittswert eines bestimmten Bereichs auf der Oberfläche des zu messenden Ziels messen. Beim Testen gibt es im Allgemeinen drei Situationen:
(1) Wenn das Messobjekt größer als das Testsichtfeld ist, wird das Thermometer nicht durch den Hintergrund außerhalb des Messbereichs beeinflusst und kann die tatsächliche Temperatur des Messobjekts anzeigen, das sich in einem bestimmten Bereich innerhalb des optischen Ziels befindet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Testeffekt am besten.
(2) Wenn das gemessene Ziel dem Testsichtfeld entspricht, wurde die Hintergrundtemperatur beeinflusst, sie ist jedoch immer noch relativ gering und der Testeffekt ist durchschnittlich.
(3) Wenn das Messobjekt kleiner als das Testsichtfeld ist, gelangt die Strahlungsenergie des Hintergrunds in die optischen und akustischen Zweige des Thermometers und beeinträchtigt die Temperaturmessung, was zu Fehlern führt. Das Gerät zeigt nur den gewichteten Durchschnitt der gemessenen Objekt- und Hintergrundtemperaturen an.
4. Reaktionszeit
Die Reaktionszeit gibt die Reaktionsgeschwindigkeit des Infrarotthermometers auf die Änderung der gemessenen Temperatur an. Sie wird als die Zeit definiert, die benötigt wird, um 95 % der Energie des endgültigen Messwerts zu erreichen. Sie hängt mit der Zeitkonstante des Fotodetektors, der Signalverarbeitungsschaltung und des Anzeigesystems zusammen. Wenn sich das Ziel sehr schnell bewegt oder wenn ein schnell erhitztes Ziel gemessen wird, sollte ein schnell reagierendes Infrarotthermometer verwendet werden. Andernfalls wird keine ausreichende Signalreaktion erreicht und die Messgenauigkeit verringert sich. Aber nicht jede Anwendung erfordert ein schnell reagierendes Infrarotthermometer. Bei stationärem oder thermischer Trägheit des thermischen Prozesses des Ziels kann die Reaktionszeit des Thermometers gelockert werden. Daher muss die Wahl der Reaktionszeit des Infrarotthermometers an die Bedingungen des zu messenden Ziels angepasst werden.
