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我國的工業生產水平越來越高,發展腳步也越來越快,這對工業生產的各個環節提出的要求也就隨之越來越高,尤其是在對生產設備的溫度控制上,將溫度控制在一個合理的范圍之內,對于生產的產品質量和提高生產效率來說都是十分重要的。在我國當前的工業生產環節中,大部分的工藝流程都是在高溫環境中完成的,但是這種環境下是無法進行人工接觸測量溫度的,只能依靠輻射溫度計來完成。了解和掌握輻射溫度計的工作原理和種類,是正確使用輻射溫度計必要的前提和基礎。

測溫學說當中,依據溫度傳感器或溫度計與被測溫場之間的關系,測溫的方法可以分為接觸測溫法和非接觸測溫法。在我國的目前的工業生產中,很多工藝流程都是處于無法進行接觸性人工測溫的高溫環境中,所以非接觸性的測溫方式被廣泛應用于我國各項工業生產當中。非接觸測溫法就是所謂的輻射測溫法,而輻射溫度計就是這種非接觸而測溫法具體實施的載體。輻射溫度計主要包括三個種類:光學高溫計、輻射高溫計、色比溫度計。這三種溫度計都能夠做到不直接接觸被測物體,彌補因高溫而造成的人工測溫的局限性,是我國目前最廣泛應用的溫度計種類。

1、光學高溫計：光學高溫計,它是根據物體單色輻射亮度跟隨溫度變化原理而制成的非接觸式溫度測量儀表。光學高溫計運用的主要原理是普朗克公式。一般情況下,對于亮度的測量會使用平衡法來完成,就是用人的肉眼來比較被測主體的在一定溫度下的燈泡亮度來判定被測主體當前的溫度,燈絲的電流即是測量結果的主要參數,再將電流與溫度上的刻度表進行對應比較,就是光學高溫計的傳統工作方式。這種傳統的光學高溫計的優勢在于其結構簡單、便于使用,可測量的范圍較為寬泛,精度也較為準確,但是其缺點在于僅靠人的肉眼來進行比較,就容易造成測量數據的誤差,所以新型的光學高溫計采用光電敏感元件來代替人眼,數據準確性大大提高。

2、輻射高溫計：輻射高溫計是根據物體在整個波長范圍內的輻射能量與其溫度之間的函數關系設計制造的。輻射高溫計屬于透鏡聚焦式的感溫器,運用熱輻射效應的原理,聚焦在熱敏元件上,繼而轉變成電參數,它可以依據測溫的實際需要進行拆卸,并可形成被測物體的影像。輻射高溫計屬于相對簡易的非接觸性測溫儀表,由于其運用熱輻射原理工作,被廣泛運用于冶金、機械、化學工業等領域,主要用于顯示和自動調節被測溫度。

3、色比溫度計：色比溫度計是一種非接觸式的紅外溫度計,主要根據被測物體發射出的顏色溫度的紅外輻射來進行測量。色比溫度計測溫的主要依據是被測主體發射的紅外能量之比來實現溫度測量的,其是將紅外能量通過濾波器送到探頭,再由探頭轉換成電信號,最后由溫度計刻度顯出。其常用的測溫環境為 600-3000 攝氏度,常搭配觀測管使用,有效減少周遭環境的干擾而獲得較為精準的數據。

輻射溫度計的工作原理是物體的熱輻射與溫度之間的對應關系決定的,主要涉及到的理論定律是黑體輻射定律,更為具體一點說則是運用了普朗克定律。在傳統的觀念中,對于物體溫度的概念就是其熱輻射的情況,然而實際上對于一定量的熱輻射來說,其溫度并不是固定值,所以依據熱輻射來判斷物體溫度是極為不準確的。在輻射測溫學說當中,為彌補熱輻射測溫的漏洞,就有了表觀溫度的概念,其主要包括亮度溫度、輻射溫度和顏色溫度,三種輻射溫度計也是依據這一概念產生的。

當前輻射溫度計越來越廣泛的應用于各行各業中,其測量結果的準確度對于相關工作能否順利開展具有重要影響,因此對于輻射溫度計的檢定工作顯得尤為重要。在輻射溫度計的檢定過程中要認真把握一些問題,以保證檢定結果準確可靠。

通用技術條件的檢查

1、外觀檢查

被檢溫度計外觀和說明書應符合以下要求:

①被檢溫度計上應標有型號規格、制造廠(或商標)和出廠編號;

②被檢溫度計上或說明書中應有測量范圍視場和距離系數的數值,以及光譜范圍信息;

③被檢溫度計的按鍵功能完好,指示屏顯示正常,無可見缺損。

2、光學系統

以目視法檢查光學系統是否清潔無損傷、是否有松動等現象、目視瞄準系統和輔助瞄準裝置是否能正常引導測溫場。

3、絕緣電阻

采用交流電源供電的被檢溫度計、電源端子、外殼與信號輸出端子相互間的絕緣電阻均應大于20 MΩ。輻射溫度計符合上述要求后方可進行檢定。

檢定溫度點的選取

通常在被檢溫度計的測溫范圍內均勻選取檢定點,包括接近下限和上限的檢定點。檢定點接近均勻分布,一般為整百或整十攝氏度點。檢定點在最大允許誤差突變點附近時,應在最大允許誤差較小的一側選擇接近突變點的檢定點。也可根據用戶要求增加檢定點。多量程被檢溫度計的各量程視為不同溫度計,按上述方法分別選取檢定點。在相鄰量程的重疊區,在較低量程和較高量程應選擇相同檢定點。

計量性能檢定前的準備

①根據說明書信息確定被檢溫度計的檢定距離;

②根據說明書信息確認對輻射源直徑的要求。說明書未直接給出此信息時,查出與檢定距離相對應的視場直徑,選用的黑體輻射源或面輻射源的直徑一般應分別不小于被檢溫度計視場直徑的1.4倍或1.7倍;

③根據檢定點和被檢溫度計的技術指標選擇計量標準;

④將被檢溫度計放置于檢定環境中,通常不少于4h,初始溫度與檢定環境有較大差異的,應適當延長放置時間;

⑤被檢溫度計及其他所需儀器應按照規定的預熱時間要求通電預熱;

⑥將參考輻射溫度計(如果使用)和被檢輻射溫度計的發射率設定值設為1。

瞄準要求

按照檢定距離的要求,將被檢溫度計安裝在輻射源空腔前方的軸線延長線上,并瞄準輻射源中心。對于可調焦被檢溫度計,還應使其空腔底成像清晰,或聚焦在檢定距離處。如果采用參考輻射溫度計,參考和被檢溫度計應交替瞄準或以機械方式可重復的切換位置,并且還要考慮修正參考輻射溫度計的校準條件與使用條件的差異對檢定結果的影響。

固有誤差的檢定

調整輻射源設定值,使穩定后的輻射源量值與檢定點的偏差不超過被檢溫度計最大允許誤差的兩倍。如果被檢溫度計在輻射源照射初期示值有漂移現象,對于手持式被檢溫度計,每次讀數前應先用遮光板遮擋輻射源不少于30s,并在移開遮光板,并啟動測量后的若干秒(一般為響應時間的三倍)后讀數;對于固定安裝式被檢溫度計,應在示值相對穩定后讀數,如果說明書有明,按使用說明進行操作。若輻射源穩定性足夠好,則可依次檢定多個被檢溫度計。其他檢定點的測量按照上述步驟重復進行即可。

重復性檢定

輻射源在重復性檢定點穩定后,使被檢溫度計瞄準輻射源,用遮光版在被檢溫度計前遮擋不少于30s后移開遮光板,記錄數據。重復上述測量過程,共進行10次測量。對于手持式被檢溫度計,應在移開被檢溫度計前的遮光板并啟動測量后的幾秒后讀數;對于固定安裝式被檢溫度計,應在移開遮光板后示值相對穩定后讀數。如果說明書有明確要求,按使用說明進行操作。

輻射溫度計在現代工業生產中的應用較為廣泛,尤其是冶金、鑄造、醫療、食品等行業,但是由于其所運用的測溫原理較為復雜,能夠熟練使用它的人也比較少,這就需要企業工作人員進一步去了解輻射溫度計的原理及工作方式,發揮其最大的有效使用價值。首先,就是要依據生產的實際要求來選擇合適的輻射溫度計的種類。每一種輻射溫度計所使用的范圍都不一樣,并且都存在一個最適宜的溫度范圍,一旦用于這個范圍以外的溫度環境當中,就會對其測溫的精準度產生或多或少的影響,對工業生產效率與產品質量造成影響。比如醫療領域所運用的紅外體溫計的測溫環境就與冶金行業的溫度環境相差巨大,二者所使用的輻射溫度計種類就完全不同,錯誤使用會造成嚴重的數據失真。所以使用者必須明確輻射溫度計的具體使用范圍,選擇正確的輻射溫度計類型。其次,還要注意使用輻射溫度計與被測物體之間的距離,選取最優的距離進行測溫會更有利于獲得精準的溫度數據。這個距離的確定要綜合考慮被測物體的尺寸影響因素和測量人員的人身安全因素,在進行測溫的同時也要保證該距離不會對人的身體健康產生影響。最后,還應注意測溫環境的影響作用。測溫現場如果粉塵等影響因素較大,則需要提前進行環境清理,以創造一個無客觀干擾和阻礙的測溫環境。