Funktionsprinzip und Fehleranalyse des Infrarot-Thermometers
Zusammensetzung des Infrarot-Thermometersystems
Bei der Infrarot-Temperaturmessung wird eine Punkt-für-Punkt-Analysemethode verwendet, d. h. die Wärmestrahlung eines lokalen Bereichs des Objekts wird auf einen einzelnen Detektor fokussiert und die Strahlungsleistung wird durch den Emissionsgrad des bekannten Objekts in Temperatur umgewandelt . Aufgrund der unterschiedlichen erkannten Objekte, Messbereiche und Verwendungszwecke sind das Erscheinungsbild und die interne Struktur von Infrarot-Thermometern unterschiedlich, die Grundstruktur ist jedoch im Allgemeinen ähnlich und umfasst hauptsächlich optisches System, Fotodetektor, Signalverstärker und Signalverarbeitung sowie Anzeigeausgang Das Infrarot Die vom Strahler seiner Grundstruktur emittierte Strahlung gelangt in das optische System und die Infrarotstrahlung wird vom Modulator in Wechselstrahlung moduliert, die vom Detektor in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt wird. Das Signal durchläuft den Verstärker und die Signalverarbeitungsschaltung und wird in den Temperaturwert des gemessenen Ziels umgewandelt, nachdem es entsprechend dem Algorithmus im Instrument und dem Emissionsgrad des Ziels korrigiert wurde.
Fehleranalyse der Infrarot-Temperaturmessung
Da die Infrarot-Temperaturmessung berührungslos erfolgt, kommt es zu verschiedenen Fehlern, und es gibt viele Faktoren, die die Fehler beeinflussen. Neben den Faktoren des Instruments selbst äußert es sich vor allem in den folgenden Aspekten.
1. Strahlungsrate
Der Emissionsgrad ist eine physikalische Größe der Strahlungsfähigkeit eines Objekts im Verhältnis zu einem schwarzen Körper. Dies hängt nicht nur von der Materialform, der Oberflächenrauheit, der Unebenheit usw. des Objekts ab, sondern auch von der Testrichtung. Handelt es sich bei dem Objekt um eine glatte Oberfläche, ist seine Richtungsabhängigkeit empfindlicher. Der Emissionsgrad verschiedener Substanzen ist unterschiedlich und die Menge der Strahlungsenergie, die ein Infrarot-Thermometer von einem Objekt empfängt, ist proportional zu seinem Emissionsgrad.
(1) Einstellung des Emissionsgrads
Nach Kirchhoffs Theorem [2]: Der halbkugelförmige monochromatische Emissionsgrad (ε) der Objektoberfläche ist gleich seinem halbkugelförmigen monochromatischen Absorptionsgrad ( ), ε= . Unter thermischen Gleichgewichtsbedingungen ist die Strahlungsleistung eines Objekts gleich seiner absorbierten Leistung, d. h. die Summe aus Absorptionsrate ( ), Reflexionsvermögen (ρ) und Transmissionsgrad ( ) beträgt 1, d. 3}} und Abbildung 3 erläutert das obige Gesetz. Für undurchsichtige Objekte (oder mit einer bestimmten Dicke) ist die Durchlässigkeit =0 sichtbar, nur Strahlung und Reflexion (plus ρ=1). Wenn das Emissionsvermögen des Objekts höher ist, ist das Reflexionsvermögen kleiner und der Einfluss des Hintergrunds und Reflexion Je kleiner der Wert ist, desto höher ist die Genauigkeit des Tests; im Gegenteil: Je höher die Hintergrundtemperatur oder je höher das Reflexionsvermögen, desto größer ist die Auswirkung auf den Test. Daraus ist ersichtlich, dass wir im eigentlichen Erkennungsprozess auf den Emissionsgrad achten müssen, der verschiedenen Objekten und Thermometern entspricht, und den Emissionsgrad so genau wie möglich einstellen müssen, um den Fehler der gemessenen Temperatur zu verringern.
(2) Testwinkel
Der Emissionsgrad hängt von der Testrichtung ab. Je größer der Prüfwinkel ist, desto größer ist der Prüffehler. Dies wird bei der Verwendung von Infrarot zur Temperaturmessung leicht übersehen. Im Allgemeinen liegt der Prüfwinkel am besten bei 30 Grad, im Allgemeinen nicht höher als 45 Grad. Wenn er bei einer Temperatur von mehr als 45 Grad getestet werden muss, kann der Emissionsgrad zur Korrektur entsprechend gesenkt werden. Sollen die Temperaturmessdaten zweier identischer Objekte beurteilt und analysiert werden, muss der Prüfwinkel während der Prüfung gleich sein, um eine bessere Vergleichbarkeit zu gewährleisten.
