现代计量测试1998年第2期

运用智能红外传感器测量温度

JohnRegister

　　红外温度测量法在重工业生产过程中获得了越来越广泛的应用,它具有响应快、耐用、无污染等特点。最新一代的红外温度计结合了智能传感器技术,具有数字通讯功能,易于使用,并能获得一些传统器件所无法获得的温度信息。此外,红外温度计是非接触器件,其使用寿命要比那些接触测量传感器(如热电偶)长,因而大大降低了开支,经济实用。11原理

能量,即A=Ε。代入上式,方程变为:Ε+R+T=110。

必须选择适当的红外仪才能准确测量物体。红外仪的光谱响应应能正好测量物体不透明波段的波长,此时T等于0。这样,若已知物体的辐射率或反射率,就可以计算出全部的入射辐射,从而得出温度值

。

现代红外理论基于以下这一概念:温度比绝对零度(-27315℃)高的所有物体都辐射一定的能量。随着物体温度的升高,辐射能量也逐渐增大,由此通过测量辐射能量就可以测定温度。

红外辐射只是电磁波谱的一部分,其它电磁波还包括无线电波、微波、可见光、紫外光、Χ射线和X射线,这些形式的能量由频率或波长来区分,一般地,红外温度测量使用的是017～114Λm波段的电磁波。

)——红外温度测量的一个重要辐射率(Ε

图1　红外温度传感器的测量原理

红外温度测量系统中另一个需要考虑的因

素是大气吸收。如前所述,在被测光谱区域中待测物体必须是不透明,这样透射因子为0,从而可以从方程中消去。该原理也同样适用于大气,在几个区域中大气是不透明的(主要是由于H2O和CO2)。

如果不考虑大气吸收的话,那么当仪器靠近物体时,其读数基本正确,而当仪器距物体几英尺远时,其读数就将低几度,这是因为,此时所显示的温度值是物体温度与大气温度的平均值。湿度的变化、水蒸汽或某些气体的出现都可能影响读数。然而,在大气吸收带中存在几个透射“窗口”,物体的红外能量可以穿过这些窗口。21传感器设计

因数,是指某一特定温度物体的辐射能量与同

一温度下的理想辐射体(黑体)的辐射能量之比。黑体的辐射率为110。与辐射率密切相关的是吸收率(A)——物体吸收的能量总量;反射率(R)——物体反射红外能量的能力大小;和透射率(T)——物体通过或透射红外能量的能力大小。全部的辐射或者被透射,或者被反射,或者被吸收,因而有:A+R+T=110。

如图1所示,红外仪器把辐射中的上述三种成分一一区分并分别测量出来。如果物体处于平衡状态,则其辐射的能量必须等于所吸收的62

典型的红外温度传感器由四个主要部分组