如何提高红外测温仪的测量准确度

　　温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程要求对温度进行监视和控制。某些设备的运行状态是否正常会在温度方面有明显的反映，从而根据温度值的变化可以了解机电设备的运转状态及其故障。 而温度不能直接测量，必须借助物体的某些物理性质来间接地测量。表1列出常用的测温方法和特点，其 中红外测温作为一种常用的测温技术具有很明显的优势。

　　1 的特点

　　红外测温是一种非接触式测温技术，它具有以下 特点： (1)非接触测量;(2)反应时间快，十分之几秒; (3)灵敏度高，0.1℃ 的温度分辨率和毫米级的空 间分辨率; (4)测温范围广，零下几十度到上千度。由于测量时无需接触被测物体，因此可安全地检 测难以接触的物体的温度，并且对被测物体无污染和 损坏。便携式红J’I,N温仪由于随身携带方便，操作简便， 能用于多方面的目标温度检测，被广泛应用于设备故障诊断、暖通、铁路、石油、化工、冶金、玻璃、金属加工 等领域。本文从红外测温的基本原理出发，重点谈谈 如何提高红外测温仪的准确性。

　　2 红外测温的基本原理

　　红外线是一种不可见光，它具有很强的热效应。自然界里任何物体，只要它的温度高于绝对零度(一 273~C)都能辐射红外线。利用物体的红外辐射来测量 物质温度就是红外测温。红外测温遵循的基本原理和依据为斯蒂芬一彼尔 兹曼定律。该定律给出了物质温度与辐射能量之间的 关系式中： E一物体的辐射功率(W/m); 仃一材料的比辐射率; s一斯蒂芬一彼尔兹曼常数(5.67 X 10 W/(m ·K )); 卜物体的绝对温度(K)。由上式可知：根据物体发射的辐射功率(探测器测 量出)和它的比辐射率(查表或实验得到)，按照上面 的公式就可求出它的温度。 3如何提高红外测温仪的准确性

　　3.1 确定测温范围

　　测温范围是最重要的一个性能指标。如Raytek(雷泰)产品覆盖范围为一5O℃ 一 3000℃ ，但这不能由一种型号的红外测温仪来完成，每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围。因此，用 户对待测温度应大致有一定了解，然后才能决定选择使用什么型号的测温仪。被测温度范围一定要考虑准 确、周全，既不要过窄，也不要过宽。测温仪测温范围越窄，监控温度的输出信号分辨率越高，精确度越高， 测温就更准确。测温范围过宽，会降低测温精度，误差 较大。 常见材料发射率

　　常见物体发射率对照表

　　3.2 确定被测物体的发射率

　　发射率反应了一个物体辐射红外光线的能力。因此要根据设定的发射率来 补偿不同物体因发射率不同而导致的对测量温度的影响。影响发射率的主要因数有：材料种类、表面粗糙 度、理化结构和材料厚度等。图1列出了常见材料的发射率，以方便使用查阅。工程上一些其它物体的发 射率也能在有关文献中查到。对于未知发射率的物体，可先用接触式测温仪测量物体表面，再用红外测温 仪测量物体表面。同时调整发射率，使得测量到的温度与接触式测温仪的温度一致，此时的发射率即为测 量物体的发射率。 银粉常作为设备外壳的防腐，似漆非漆，它由锌粉配以调和剂配置而成，不同与一般油漆。它的发射率 资料上很少介绍，可以用以下方法测出其发射率：在实验室加温，用热电阻器件测出银粉表面温度，然后通过 调整发射率，当测温仪温度与热电阻器件测出温度相 近时，该发射率即为待测发射率。实际上，很多单位还在使用无法调整发射率的便 携式测温仪，测温时，不能根据物体材料调整相应发射 率，误差过大。

　　3.3 了解光学分辨率(距离系数)，

　　注意测量距离光学分辨率由D与S之比确定，是测温仪到目标之间的 距离D与测量靶点直径S之比。如果测温仪由于环境条件限制必须在远离目标之处使用，而又要测量小的 目标，就应选择高光学分辨率的测温仪。反之，则选择低光学分辨率的红外测温仪。因为光学分辨率越高， 即D：S比值越大，测温仪的成本也越高。 实际使用中，许多人忽略了测温仪的光学分辨率。不管被测目标点直径s大小，打开激光束对准测量目 标就测试。实际上他们忽略了该测温仪的D：S值的要 求，这样测出的温度误差可能很大。比如，用测量距离与目标直径D：S=8：1的测温 仪，测量距离应满足图2要求，也就是表2的要求。测量时应尽量使测量目标充满测温仪的整个视场，以确 保测量结果的有效性和准确性。图2所示测温仪的激 光束与中心有1.2innl的距离，所以用激光束瞄准较小 目标时应考虑这个偏差。

　　3.4 环境条件的影响

　　红外测温仪的探测器是在环境温度下工作的，它对红外辐射能量的接收，会受到工 作环境温度的影响。每种测温仪有自己的正常工作条件，因此在使用中，我们应尽量使其达到工作要求。具D：S≈ 尉2 体条件可参考有关说明书。 被测目标表面红外辐射能量是经大气传输到红外测温仪里的，这就会受到大气中的水蒸汽、二氧化碳、 一氧化碳等气体分子的吸收而衰减和空气中悬浮微粒的散射而衰减。辐射能量传输的衰减随距离的增大而 增加，使得仪器显示出来的温度低于被测目标点的实际温度值，从而造成误诊断。由此可见，检测距离增 大，大气影响将会越来越大。如要获得目标温度准确性，必须采取如下对策：尽量选择在环境大气比较干 燥、洁净的时节进行检测;在不影响安全的条件下尽可能缩短检测距离，还要对温度测量结果进行合理的距 离修正，以便测得实际温度值。 例如，对户外电力设备进行检测时，红外测温仪接收的红外辐射除了包括受检设备相应部位自身发射的 辐射以外，还会包括设备其他部位和背景的反射，以及直接射人太阳辐射。这些辐射都将对设备待测部位的 温度造成干扰，对故障检测带来误差。因此尽可能选 择在阴天或者在傍晚日落无光照时问进行。影响测温准确性的环境因素比较多，大家使用时， 可针对具体精度要求，采取相应的措施。

　　3.5 清洁镜头和测温仪的标定

　　测温仪使用一段时问后，镜头上会积留灰尘，这一点易被忽视。可用清洁 球吹去表面尘埃或使用洁净的棉签沾少许水清洁镜头表面。否则会造成测温仪所示的温度低于被测目标的 实际温度。 红外测温仪必须定期标定，这样才能使它正确地显示出被测目标的温度。如果所用的测温仪在使用中 出现测温超差，则需退回厂家或维修中心重新标定。

　　4 结论

　　红外测温技术是一种非常有效的在线监测手段。 它不但可以通过在线监测发现缺陷，而且还能与其它试验方法相结合，对故障进行定位，给检修带来很大方 便。但是不完善的测量会造成测温误差过大，起不到 监测作用。目前红外在线诊断技术还在经验发展阶段。这就 要求红外监测工作者通过各种设备内部故障特性、图谱的研究和实践的积累，来不断地积累经验，提高诊断 准确性。