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金属表面的非接触红外测温

对几乎所有的工业生产阶段而言,遵循给定的温度值都是确保其加工与产品质量的重要因素。非接触红外测温仪是常用于测温的装置。因此,它同样也适用于金属的测温。要实现对加工温度的适当监测与控制,生产者必须进行合理引导,同时消费者也应具备有关测温计数的基础知识。下文将对重要参数(诸如辐射率、反射和就此引起的测量错误)进行说明。此外,还将介绍金属测温时所受到的影响,以及如何实现可靠、可重复的测温。

 

在测量领域,“温度”是仅次于“时间”的最常用的物理参数。红外测温装置通过吸收被测物体发出的红外辐射来测定其温度——无需接触该物体。那么,非接触测温是如何实现的呢?金属表面测温存在哪些挑战呢?

 

红外辐射阵列

 

凡是温度高于零度(0 K或-273.15°C)的物体,均会自表面向外发出电磁辐射,且该辐射与物体的固有温度成比例。红外辐射阵列仅包含整个电磁辐射阵列中有限的一部分,从0.78 μm左右的可见光范围起,到1000 μm左右的波长为之。0.7 μm至14 μm是实现红外测温的重要波长范围。当波长超出该范围后,红外能量过低,以至于探测器的灵敏度不足以检测到它们,如上图所示。

 

 

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当该辐射贯穿大气后,借助专用镜头便能将其聚集在探测器上。随后,探测器会生成与该辐射成比例的电信号。

该信号得到放大,并通过接受连续的数字信号处理而转化为与物体温度成比例的输出信号。如此一来,在显示器上便会显示出温度的测量值,或输出为信号形式。

 

在将测定结果传送至控制系统时,采用的是线性0/4-20 mA、0-10 V和热电偶信号的标准化输出形式。

此外,目前所使用的大多数红外测温仪都提供数字接口(USB、RS232、RS485),来实现进一步的数字信号处理,以及对装置参数的访问。

 

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红外测温仪的实际应用:感应式淬火与诱导过程

 

在感应式淬火中的热处理就是金属表面测温的一个实例。过程开始时,将一个部件放置在强交变磁场中,随后对其加热、冻结,以形成所需结构。

期间,可以通过控制频率来调节渗透至材料局部的热量;在该部件上,只有局部得到了处理。要使金属材料形成所需结构,必须设置理想的温度—时间过程。

因此,有必要对温度进行持续监测。

 

红外测温仪的重要参数为:

    传感器探头可从电子盒上拆下;因此测温结果不会受到电磁场的干扰

    金属表面测温专用波长(1.0 μm / 1.6 μm / 2.3 μm)

    周围温度补偿(TAmbient),例如借助参考温度

    在50°C至1800°C范围内,对金属进行可靠测温

    以保持在1 ms以内的测温来实现快速温控

    采用高光学分辨率(最小测量尺寸:0.7 mm)实现对小体积部件的测温,以及采用双激光瞄准器来标记测定区域大小

 

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