浅析红外测温仪技术

姚文旭

摘要：红外测温仪技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近20年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法，红外测温仪有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列，并备有各种选件和计算机软件，每一系列中 又有各种型号及规格，在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。

关键词：红外测温;非接触式;优点;规格型号

1 引言

在现代化工业生产中，需要进行温度的测量和监控的场合越来越多。常规测温法有许多缺点，这促进了测温技术中新原理、新技术、新方法的发展。红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，红外检测是一种在线监测（不停电）式高科技检測技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线（红外辐射），将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。任何物体由于其自身分子的运动，不停地向外辐射红外热能，从而在物体表面形成一定的温.度场，俗称“热像”。

2 红外测温仪的类别和特点

红外测温仪种类繁多，按测温范围可分为高温测温仪（700～3200C）、中温测温仪（100～700'C）和低温测温仪（<100'C），但通常是按工作原理将其分为三种类型。第-一类称为全辐射测温仪，它收集目标发出的全部辐射能量，而由黑体标定出目标温度，其特点是结构简单，使用方便，但灵敏度较低，误差较大;第二二类是单色测温仪，它利用单色滤光片，选择单一的辐射光谱波段进行测量，以此来确定目标的温度，其特点是结构简单，使用方便，灵敏度较高，在高温或低温范围内使用效果较好;第三类叫做比色测温仪，它靠两组不同的单色滤光片收集两相近辐射波段下的辐射能量，通过电路进行比较，根据比值确定目标温度，其特点是结构比较复杂，但灵敏度高，特别适用于中、高温范围的测量。红外测温仪一般由光学 系统、红外探测器、电信号处理线路、温度指示器及--些附属设备组成，其附属设备包括瞄准器、电源、整体机械结构等。光学系统分调焦式和固定焦点式，其中还包括滤光片和瞄准器，滤光片有通带型、窄带型和双色型等几种，光学系统的场镜有反射式、折射式和干涉式等几种类型。测温仪的红外探测器一般采用热释电探测器。电子线路可根据不同要求设计成多种结构，一般具 有放大、线性化处理、发射率调整、环境温度补偿、干扰信号和系统噪声抑制、温度指示信-号和计算机模拟信号产生以及电源供电系统等部分。

红外测温与传统的接触式测温相比，具有如下优点：

（l）远距离和非接触测量。红外测温仪是通过测量物体的红外辐射来确定物体的温度，不需与被测物体接触，并可远距离测量，它特别适合于对高速运动体、旋转体、带电体和高温高压物体的温度测量。

（2）响应速度快。红外测温仪不像热电偶、温度计那样，需要与被测物体接触并达到热平衡，而只要接收到目标的红外辐射即可定温，其响应时间在毫秒甚至微秒数量级。

（3）灵敏度高。因物体温度的微小变化就会引起辐射能量较大的变化，易于被探测器测出，故红外测温仪的可测温差很小，可达零点几摄氏度。

（4）准确度高。由于红外测温仪是非接触测量，不破坏物体本身的温度分布，因而所测温度真实准确，测量精度可达0. 1°C以下。

（5）测温范围广。红外测温仪可测的温度范围很广，可从负几十摄氏度到正几千摄氏度。

3 红外测温仪的应用

红外测温仪的用途十分广泛。在钢铁工业中，用于冶炼钢，淬火等工序温度的测量和控制，以及对炉壁和机械设备热故障的检测等。再机械工业中，用于测量各类马达的传动机构、齿轮和轴承的表面温度。在动力和电力工业中，常用红外测温仪检测动力设备、配电设备、电缆、电器接头、高压线等的温度异常。在电子工业中，用于半导体生产工艺，对集成电路板、元器件的故障进行检测。在铁路运输中，用于轴温、挂瓦、套轴的温度监控，以及内燃机排气温度的监测等。此外在纺织工业中、军事上、烟草、茶叶加工过程中，在粮食烘干过程中，以及其他许多场合，红外测温仪均有许多应用。

下面举若干应用实例：

（1）红外测温仪在火车热轴探测上的应用

火车在高速运行中，车轴和轴瓦常会因摩擦而过热，形成“热轴”，这种情况如不及时发现，将造成严重后果。据统计，80%以 上的火车翻车事故是由引起的。过去是铁路工人在火车停站时钻到车箱底下去用手摸轴箱的方法发现异常现象，方法麻烦且失误较多。现在采用红外检测技术将红外测温仪置于铁轨两旁，自动检测“轴热”情况，根据轴热波形可分析和判断轴箱的发热程度，一旦发现异常便可及时采取措施。

（2）红外测温仪在电力工业的应用

在电力工业中，往往因输出电网的电气元部件出现松动、破裂、锈蚀等缺陷造成接触电阻增加，导致温度升高，导致事故的发生。因而，输变电网的安全检查十分重要。过去经常用大量人力进行检查，既费时又费工，又不宜发现隐患。现在，由于红外检测技术的发展，电气系统对：各种电气设施故障的检测可采用热像仪或红外测温仪。与热像仪相比，红外测温仪价格低廉，操作简单，携带方便，在电力工业中的应用尤为广泛。

（3）红外测温仪在钢铁工业中的应用

在钢铁工业中，撑握和控制温度这一工艺参数十分重要，与钢铁产量和，质量的保证直接相关在现在钢铁生产中，过去采用热电偶直接测温的许多工艺部位现已逐渐被具有非接触测温功能的红外测温仪取代。在炼铁生产中，红外测温仪可用测量热风炉共顶的温度，还可用它研究铁水硅含量铁水温度之间的关系，以提高炼铁质量，还可测量高炉渣流出温度。

参考文献：

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