接觸式溫度傳感器的選擇和使用
發布時間:2010-10-07
中心議題:
在選擇和使用非接觸式溫度傳感器時,將會遇到三大難題:
●填充視場
●克服物體透明度問題
●實現正確的發射率調整
視場物體的熱輻射“體現”出了其表麵的溫度,這一點與無線電信標非常相似。不同之處在於在IRTceliangzhong,refushelaiziyuwutibiaomianshangdeyigeyizhidaxiaodebandian。ninxuyaobuhuosuoyoufushe,erbunengrangrenhefushezaiyantushangbeizuge。zaiyiduantedingjulishangdebandianzhijing(也就是一段給定距離上的“視錐”的橫截麵麵積)由器件的光學特性來決定。一般來說,距傳感器越遠,斑點的直徑就越大。斑點尺寸常常用一個比值來表示,比如50:1或10:1。這意味著最小的目標斑點直徑為傳感器至感興趣物體間距離的1/50或1/10(圖1)。
圖1、在一段給定距離上的斑點直徑由傳感器的光學特性來決定,並被定義為一個比值;通常,目標距傳感器越遠,斑點就越大。
如果物體具有一個圓形橫截麵(圖2),erqieweiyideshiyeyanzhezhijing,zexuquedingsuoceliangdeyanzhongwanqudebiaomiandedaxiaoshibeiguanchawutideyixiaobufen。huanjuhuashuojiushibandianzhijingyingweiqumianyouxiaozhijingde25%或更小。
圖2、當不得不在曲麵上進行測量時,應確定斑點直徑不大於曲麵有效直徑的25%。
還hai要yao保bao證zheng視shi錐zhui角jiao內nei無wu障zhang礙ai,否fou則ze檢jian測ce器qi將jiang無wu法fa接jie收shou到dao進jin行xing有you效xiao測ce量liang所suo需xu的de全quan部bu輻fu射she。如ru果guo位wei置zhi斑ban點dian大da於yu物wu體ti,或huo者zhe視shi錐zhui角jiao被bei部bu分fen阻zu斷duan,則ze測ce得de的de溫wen度du將jiang低di於yu真zhen實shi溫wen度du。如ru果guo不bu能neng確que實shi地di填tian充chong斑ban點dian直zhi徑jing或huo保bao持chi視shi錐zhui的de暢chang通tong,則ze不bu妨fang考kao慮lv采cai用yong雙shuang色se或huo比bi例li式shiIRT。
這樣做可能會使準確度稍有損失,還可能影響響應速度,費用支出也將會小幅增加,但是,這些器件是專用於視距路徑被部分阻塞、視(shi)錐(zhui)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian),或(huo)者(zhe)有(you)物(wu)體(ti)移(yi)入(ru)和(he)移(yi)出(chu)視(shi)野(ye)的(de)場(chang)合(he)中(zhong)的(de)。它(ta)們(men)對(dui)於(yu)發(fa)射(she)率(lv)比(bi)值(zhi)的(de)變(bian)化(hua)非(fei)常(chang)敏(min)感(gan),不(bu)過(guo)這(zhe)不(bu)在(zai)本(ben)文(wen)的(de)討(tao)論(lun)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei)。透(tou)明(ming)度(du)問(wen)題(ti)大(da)多(duo)數(shu)(但不是全部)有機材料和建築材料(比如磚塊、木材、金屬、瀝青、岩石和礦石等)都是不透明的。
但是,許多塑料在IR光譜中是半透明的,因此需要采用特殊的波段,以使相其對於傳感器來說是基本不透明。Ircon公司提供了一些有關塑料和玻璃測量的非常有益的應用指南,可登錄Ircon公司網址瀏覽。其他會帶來透明度問題的物質包括半導體材料(矽、砷化镓)、某些塗料、一些光學材料(如氯化銀、藍寶石、石英、氯化鈉、鍺)yijixuduoteshudejingtichanpin。fashelvxiaozhengruguoyourenshitugaosuninzheshiyigeweibuzudaodewenti,qingqianwanbuyaoxinyiweizhen。suiranzhebingfeixiaoshiyizhuang,danyidanjiangtafenjiechengsanzhongninyoukenengyudaodeqingxing,namechuliqilaijiubiandexiangdangrongyile:
●感興趣的物體處於或非常接近周圍環境溫度。
●物體的溫度高於環境溫度。
●物體的溫度低於環境溫度。物體的光學性質(發射率為其中之一)在這裏開始起作用。
[page]
如果目標是半透明的,那麼您將有可能需要幫助;如ru果guo它ta是shi不bu透tou明ming的de,則ze或huo許xu您nin可ke以yi自zi行xing處chu理li發fa射she率lv的de校xiao正zheng工gong作zuo。我wo們men來lai看kan一yi下xia各ge種zhong場chang合he的de具ju體ti實shi例li。場chang合he一yi如ru果guo物wu體ti的de溫wen度du與yu其qi環huan境jing溫wen度du大da致zhi相xiang同tong,而er且qie其qi表biao麵mian不bu是shi鏡jing麵mian的de,則ze其qi表biao麵mian反fan射she率lv將jiang對dui發fa射she率lv起qi到dao補bu償chang作zuo用yong,而er且qie無wu需xu進jin行xing發fa射she率lv校xiao正zheng。實shi施shi發fa射she率lv校xiao正zheng將jiang得de到dao一yi個ge高gao於yu真zhen實shi溫wen度du的de溫wen度du讀du數shu。場chang合he二er如ru果guo物wu體ti的de溫wen度du高gao於yu其qi環huan境jing溫wen度du,則ze需xu要yao進jin行xing發fa射she率lv校xiao正zheng以yi獲huo得de準zhun確que的de溫wen度du讀du數shu。
發射率會是一種難以捉摸且變化不定的光學性質,但它通常隻在表麵上的某種東西有所改變時才會發生變化,比如出現焦化、氧化,或者熔化。如果把發射率控製在1.00,則可在該場合中獲得“輻射亮度溫度”。盡管該數值將低於真實溫度,但在物體的發射率(雖然是未知的)未發生非常大的變化的情況下,它是可重複的。
那麼,多大才是“非常大”呢(ne)?這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)提(ti)得(de)很(hen)好(hao),由(you)於(yu)篇(pian)幅(fu)所(suo)限(xian),這(zhe)裏(li)無(wu)法(fa)回(hui)答(da),不(bu)過(guo),如(ru)果(guo)物(wu)體(ti)在(zai)視(shi)覺(jiao)上(shang)沒(mei)有(you)變(bian)化(hua),則(ze)光(guang)譜(pu)發(fa)射(she)率(lv)未(wei)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)相(xiang)當(dang)大(da)。不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng),隻(zhi)是(shi)存(cun)在(zai)可(ke)能(neng)性(xing)。場(chang)合(he)三(san)這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)難(nan)對(dui)付(fu)的(de)情(qing)形(xing)。當(dang)目(mu)標(biao)的(de)溫(wen)度(du)低(di)於(yu)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)時(shi),最(zui)簡(jian)單(dan)易(yi)行(xing)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)就(jiu)是(shi)變(bian)更(geng)測(ce)量(liang)的(de)位(wei)置(zhi)。
例如,如果目標的溫度低於它正在進入的烤箱或熔爐的溫度,不要試圖在入口處或內部(當它正在加熱時)測量其溫度。應將溫度測量的位置移至出口處,在物體完成了其加熱程序並離開烤箱時(此刻其溫度有可能高於其環境溫度)進行測量。該場合具有一種“隱性”形式,就是當物體受到陽光照射、或者具有很高的溫度(它仍有可能低於環境溫度)或亮度水平的時候。可以通過在表麵上投射臨時性的陰影、並把IRT對準該陰影的方法來對這些條件進行測試。在諸如金屬、玻璃、塑料等溫度較低的網狀產品進入烘箱或熔爐的加工生產線上,應當嚐試把IRT對準在產品與其所經過的輥子之間形成的“楔形物”(圖3),特別是在其改變方向的情況下(即具有一個25%或更大的包角)。這可能是一種“實際場合”,因為輥子的表麵通常具有反射性,並生成物體的鏡像。實際上,它被某些與其自身溫度相近的物體所包圍。
圖3、針對因目標的溫度低於環境溫度而引起的發射率問題(如對於網狀產品),一種解決方案是把IRT對準由輥子和產品所形成的“楔形物”。
給(gei)讀(du)者(zhe)的(de)建(jian)議(yi)市(shi)麵(mian)上(shang)有(you)許(xu)多(duo)性(xing)能(neng)出(chu)色(se)的(de)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi),生(sheng)產(chan)廠(chang)商(shang)均(jun)極(ji)力(li)勸(quan)說(shuo)您(nin)購(gou)買(mai)其(qi)產(chan)品(pin)。必(bi)需(xu)牢(lao)記(ji)不(bu)要(yao)以(yi)為(wei)隻(zhi)要(yao)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)接(jie)通(tong),就(jiu)可(ke)以(yi)指(zhi)望(wang)它(ta)們(men)執(zhi)行(xing)您(nin)所(suo)分(fen)配(pei)的(de)工(gong)作(zuo)。必(bi)須(xu)為(wei)它(ta)們(men)提(ti)供(gong)最(zui)佳(jia)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing),或(huo)者(zhe)對(dui)那(na)些(xie)並(bing)非(fei)最(zui)佳(jia)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)進(jin)行(xing)校(xiao)正(zheng)。
- 溫度傳感器的原理
- 接觸式溫度傳感器的選擇和使用
在選擇和使用非接觸式溫度傳感器時,將會遇到三大難題:
●填充視場
●克服物體透明度問題
●實現正確的發射率調整
視場物體的熱輻射“體現”出了其表麵的溫度,這一點與無線電信標非常相似。不同之處在於在IRTceliangzhong,refushelaiziyuwutibiaomianshangdeyigeyizhidaxiaodebandian。ninxuyaobuhuosuoyoufushe,erbunengrangrenhefushezaiyantushangbeizuge。zaiyiduantedingjulishangdebandianzhijing(也就是一段給定距離上的“視錐”的橫截麵麵積)由器件的光學特性來決定。一般來說,距傳感器越遠,斑點的直徑就越大。斑點尺寸常常用一個比值來表示,比如50:1或10:1。這意味著最小的目標斑點直徑為傳感器至感興趣物體間距離的1/50或1/10(圖1)。

圖1、在一段給定距離上的斑點直徑由傳感器的光學特性來決定,並被定義為一個比值;通常,目標距傳感器越遠,斑點就越大。
如果物體具有一個圓形橫截麵(圖2),erqieweiyideshiyeyanzhezhijing,zexuquedingsuoceliangdeyanzhongwanqudebiaomiandedaxiaoshibeiguanchawutideyixiaobufen。huanjuhuashuojiushibandianzhijingyingweiqumianyouxiaozhijingde25%或更小。

還hai要yao保bao證zheng視shi錐zhui角jiao內nei無wu障zhang礙ai,否fou則ze檢jian測ce器qi將jiang無wu法fa接jie收shou到dao進jin行xing有you效xiao測ce量liang所suo需xu的de全quan部bu輻fu射she。如ru果guo位wei置zhi斑ban點dian大da於yu物wu體ti,或huo者zhe視shi錐zhui角jiao被bei部bu分fen阻zu斷duan,則ze測ce得de的de溫wen度du將jiang低di於yu真zhen實shi溫wen度du。如ru果guo不bu能neng確que實shi地di填tian充chong斑ban點dian直zhi徑jing或huo保bao持chi視shi錐zhui的de暢chang通tong,則ze不bu妨fang考kao慮lv采cai用yong雙shuang色se或huo比bi例li式shiIRT。
這樣做可能會使準確度稍有損失,還可能影響響應速度,費用支出也將會小幅增加,但是,這些器件是專用於視距路徑被部分阻塞、視(shi)錐(zhui)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian),或(huo)者(zhe)有(you)物(wu)體(ti)移(yi)入(ru)和(he)移(yi)出(chu)視(shi)野(ye)的(de)場(chang)合(he)中(zhong)的(de)。它(ta)們(men)對(dui)於(yu)發(fa)射(she)率(lv)比(bi)值(zhi)的(de)變(bian)化(hua)非(fei)常(chang)敏(min)感(gan),不(bu)過(guo)這(zhe)不(bu)在(zai)本(ben)文(wen)的(de)討(tao)論(lun)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei)。透(tou)明(ming)度(du)問(wen)題(ti)大(da)多(duo)數(shu)(但不是全部)有機材料和建築材料(比如磚塊、木材、金屬、瀝青、岩石和礦石等)都是不透明的。
但是,許多塑料在IR光譜中是半透明的,因此需要采用特殊的波段,以使相其對於傳感器來說是基本不透明。Ircon公司提供了一些有關塑料和玻璃測量的非常有益的應用指南,可登錄Ircon公司網址瀏覽。其他會帶來透明度問題的物質包括半導體材料(矽、砷化镓)、某些塗料、一些光學材料(如氯化銀、藍寶石、石英、氯化鈉、鍺)yijixuduoteshudejingtichanpin。fashelvxiaozhengruguoyourenshitugaosuninzheshiyigeweibuzudaodewenti,qingqianwanbuyaoxinyiweizhen。suiranzhebingfeixiaoshiyizhuang,danyidanjiangtafenjiechengsanzhongninyoukenengyudaodeqingxing,namechuliqilaijiubiandexiangdangrongyile:
●感興趣的物體處於或非常接近周圍環境溫度。
●物體的溫度高於環境溫度。
●物體的溫度低於環境溫度。物體的光學性質(發射率為其中之一)在這裏開始起作用。
[page]
如果目標是半透明的,那麼您將有可能需要幫助;如ru果guo它ta是shi不bu透tou明ming的de,則ze或huo許xu您nin可ke以yi自zi行xing處chu理li發fa射she率lv的de校xiao正zheng工gong作zuo。我wo們men來lai看kan一yi下xia各ge種zhong場chang合he的de具ju體ti實shi例li。場chang合he一yi如ru果guo物wu體ti的de溫wen度du與yu其qi環huan境jing溫wen度du大da致zhi相xiang同tong,而er且qie其qi表biao麵mian不bu是shi鏡jing麵mian的de,則ze其qi表biao麵mian反fan射she率lv將jiang對dui發fa射she率lv起qi到dao補bu償chang作zuo用yong,而er且qie無wu需xu進jin行xing發fa射she率lv校xiao正zheng。實shi施shi發fa射she率lv校xiao正zheng將jiang得de到dao一yi個ge高gao於yu真zhen實shi溫wen度du的de溫wen度du讀du數shu。場chang合he二er如ru果guo物wu體ti的de溫wen度du高gao於yu其qi環huan境jing溫wen度du,則ze需xu要yao進jin行xing發fa射she率lv校xiao正zheng以yi獲huo得de準zhun確que的de溫wen度du讀du數shu。
發射率會是一種難以捉摸且變化不定的光學性質,但它通常隻在表麵上的某種東西有所改變時才會發生變化,比如出現焦化、氧化,或者熔化。如果把發射率控製在1.00,則可在該場合中獲得“輻射亮度溫度”。盡管該數值將低於真實溫度,但在物體的發射率(雖然是未知的)未發生非常大的變化的情況下,它是可重複的。
那麼,多大才是“非常大”呢(ne)?這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)提(ti)得(de)很(hen)好(hao),由(you)於(yu)篇(pian)幅(fu)所(suo)限(xian),這(zhe)裏(li)無(wu)法(fa)回(hui)答(da),不(bu)過(guo),如(ru)果(guo)物(wu)體(ti)在(zai)視(shi)覺(jiao)上(shang)沒(mei)有(you)變(bian)化(hua),則(ze)光(guang)譜(pu)發(fa)射(she)率(lv)未(wei)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)相(xiang)當(dang)大(da)。不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng),隻(zhi)是(shi)存(cun)在(zai)可(ke)能(neng)性(xing)。場(chang)合(he)三(san)這(zhe)是(shi)一(yi)種(zhong)難(nan)對(dui)付(fu)的(de)情(qing)形(xing)。當(dang)目(mu)標(biao)的(de)溫(wen)度(du)低(di)於(yu)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)時(shi),最(zui)簡(jian)單(dan)易(yi)行(xing)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)就(jiu)是(shi)變(bian)更(geng)測(ce)量(liang)的(de)位(wei)置(zhi)。
例如,如果目標的溫度低於它正在進入的烤箱或熔爐的溫度,不要試圖在入口處或內部(當它正在加熱時)測量其溫度。應將溫度測量的位置移至出口處,在物體完成了其加熱程序並離開烤箱時(此刻其溫度有可能高於其環境溫度)進行測量。該場合具有一種“隱性”形式,就是當物體受到陽光照射、或者具有很高的溫度(它仍有可能低於環境溫度)或亮度水平的時候。可以通過在表麵上投射臨時性的陰影、並把IRT對準該陰影的方法來對這些條件進行測試。在諸如金屬、玻璃、塑料等溫度較低的網狀產品進入烘箱或熔爐的加工生產線上,應當嚐試把IRT對準在產品與其所經過的輥子之間形成的“楔形物”(圖3),特別是在其改變方向的情況下(即具有一個25%或更大的包角)。這可能是一種“實際場合”,因為輥子的表麵通常具有反射性,並生成物體的鏡像。實際上,它被某些與其自身溫度相近的物體所包圍。

圖3、針對因目標的溫度低於環境溫度而引起的發射率問題(如對於網狀產品),一種解決方案是把IRT對準由輥子和產品所形成的“楔形物”。
給(gei)讀(du)者(zhe)的(de)建(jian)議(yi)市(shi)麵(mian)上(shang)有(you)許(xu)多(duo)性(xing)能(neng)出(chu)色(se)的(de)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi),生(sheng)產(chan)廠(chang)商(shang)均(jun)極(ji)力(li)勸(quan)說(shuo)您(nin)購(gou)買(mai)其(qi)產(chan)品(pin)。必(bi)需(xu)牢(lao)記(ji)不(bu)要(yao)以(yi)為(wei)隻(zhi)要(yao)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)接(jie)通(tong),就(jiu)可(ke)以(yi)指(zhi)望(wang)它(ta)們(men)執(zhi)行(xing)您(nin)所(suo)分(fen)配(pei)的(de)工(gong)作(zuo)。必(bi)須(xu)為(wei)它(ta)們(men)提(ti)供(gong)最(zui)佳(jia)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing),或(huo)者(zhe)對(dui)那(na)些(xie)並(bing)非(fei)最(zui)佳(jia)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)進(jin)行(xing)校(xiao)正(zheng)。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 築基AI4S:摩爾線程全功能GPU加速中國生命科學自主生態
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索





