Инфракрасный термометр - Infrared thermometer

Инфракрасный термометр.

Моряк проверяет температуру в вентиляционной системе

An инфракрасный термометр это термометр который определяет температуру из части тепловое излучение иногда называют излучение черного тела испускается измеряемым объектом. Их иногда называют лазерные термометры как лазер используется для наведения термометра, или бесконтактные термометры или же температурные пушки, чтобы описать способность устройства измерять температуру на расстоянии. Зная количество инфракрасный энергия, излучаемая объектом и его излучательная способность, температуру объекта часто можно определить в определенном диапазоне от его фактической температуры. Инфракрасные термометры - это подмножество устройств, известных как «термометры теплового излучения».

Иногда, особенно при температуре окружающей среды, показания могут быть ошибочными из-за отражения излучения от более горячего тела - даже от человека, держащего прибор.^{[нужна цитата ]} - а не излучается измеряемым объектом, и к неверно принятой излучательной способности.

По сути, конструкция состоит из линзы для фокусировки инфракрасного излучения. тепловое излучение на детектор, который преобразует мощность излучения в электрические сигнал, который может отображаться в единицах температуры после компенсации температуры окружающей среды. Это позволяет измерять температуру на расстоянии без контакта с измеряемым объектом. Бесконтактный инфракрасный термометр полезен для измерения температуры в условиях, когда термопары или другие датчики зондового типа не могут быть использованы или не дают точных данных по ряду причин.

Примеры использования

Некоторые типичные обстоятельства - это когда объект измерения движется; где объект окружен электромагнитное поле, как в индукционный нагрев; где объект содержится в вакуум или другая контролируемая атмосфера; или в приложениях, где требуется быстрый отклик, желательна точная температура поверхности или температура объекта выше рекомендованной точки использования для контактных датчиков, или контакт с датчиком может повредить объект или датчик или вызвать значительный градиент температуры на поверхность объекта.

Инфракрасные термометры могут использоваться для выполнения широкого спектра функций контроля температуры. Приведено несколько примеров: обнаружение облаков для дистанционного управления телескопом, проверка механического или электрического оборудования на предмет температуры и горячих точек, измерение температуры пациентов в больнице, не касаясь их, проверка температуры нагревателя или печи для калибровки и контроля, проверка горячих точек. в пожаротушении, мониторинг материалов в процессах, связанных с нагревом или охлаждением, и измерение температуры вулканов. Во время эпидемий болезней, вызывающих лихорадку, таких как SARS коронавирус и Болезнь, вызванная вирусом Эбола, инфракрасные термометры использовались для проверки прибывающих путешественников на лихорадку, не вызывая вредных передач среди испытуемых.^[1]^[2]

В 2020 году, когда COVID-19 пандемия поразили мир, инфракрасные термометры были использованы для обеспечения безопасного и точного тестирования.^{[нужна цитата ]} Органы общественного здравоохранения, такие как FDA в Соединенные Штаты опубликованные правила для обеспечения точности и согласованности инфракрасных термометров.^[3]

Существует множество разновидностей инфракрасных датчиков температуры, как для портативных и переносных, так и для стационарных установок.

Точность

Инфракрасные термометры характеризуются такими характеристиками, как точность и угловой охват. Более простые инструменты могут иметь погрешность измерения около ± 2 ° C или ± 4 ° F.^{[нужна цитата ]}

Отношение расстояния к площади пятна (D: S) - это отношение расстояния до поверхности измерения и диаметра области измерения температуры. Например, если соотношение D: S составляет 12: 1, диаметр области измерения составляет одну двенадцатую расстояния до объекта. Термометр с более высоким отношением D к S способен определять более узкую и узкую поверхность на большем расстоянии, чем термометр с более низким отношением. Устройство с рейтингом 12: 1 может воспринимать круг диаметром 1 дюйм на расстоянии одного фута, тогда как устройство с соотношением 10: 1 обеспечивает такой же круг диаметром 1 дюйм на расстоянии 10 дюймов и более широкий, менее конкретный круг размером 1,2 дюйма на расстоянии расстояние 12 дюймов.^{[нужна цитата ]}

Идеальная целевая область должна быть как минимум в два раза больше пятна на этом расстоянии.^[4] с меньшими площадями относительно расстояния, что приводит к менее точным измерениям.^{[нужна цитата ]} Инфракрасный термометр нельзя размещать слишком близко к цели, иначе это приведет к накоплению тепла в корпусе термометра и повреждению датчика. Погрешность измерения обычно уменьшается только на слишком большом расстоянии из-за эффектов отражательной способности и включения других источников тепла в поле зрения датчика.^[5]^[6]

Согласно Закон Стефана – Больцмана, мощность излучения пропорциональна четвертой степени температуры, поэтому, когда поверхность измерения имеет как горячие, так и холодные области, указанная температура может быть выше, чем фактическая средняя температура, и приближаться к четвертой -среднее значение мощности средний.^[7]

Большинство поверхностей имеют высокий коэффициент излучения (более 0,9 для большинства биологических поверхностей).^{[нужна цитата ]}, и большинство ИК-термометров полагаются на это упрощающее предположение; однако отражающие поверхности имеют более низкий коэффициент излучения, чем неотражающие поверхности.^{[нужна цитата ]} Некоторые датчики имеют регулируемую настройку коэффициента излучения, которая может быть настроена для измерения температуры отражающих и неотражающих поверхностей. Нерегулируемый термометр может использоваться для измерения температуры отражающей поверхности путем нанесения неотражающей краски или ленты с некоторой потерей точности.^{[нужна цитата ]}

Датчик с регулируемой настройкой коэффициента излучения также можно использовать для калибровки датчика для данной поверхности или для измерения коэффициента излучения поверхности. Когда температура поверхности точно известна (например, путем измерения с помощью контактного термометра), тогда настройку излучательной способности датчика можно регулировать до тех пор, пока измерение температуры ИК-методом не будет соответствовать измеренной температуре контактным методом; настройка коэффициента излучения будет указывать коэффициент излучения поверхности, который можно учитывать при последующих измерениях аналогичных поверхностей (только).

Инфракрасный пирометр

Самый распространенный инфракрасный термометр - это точечный инфракрасный пирометр или инфракрасный термометр. пирометр, который измеряет температуру в точке на поверхности (на самом деле на относительно небольшой площади, определяемой соотношением D: S). Обычно они проецируют видимую красную точку в центре измеряемой области, которая идентифицирует измеряемую точку, но не играет никакой роли в измерении. Фактическая измеряемая угловая площадь варьируется в зависимости от инструмента и не ограничивается видимым пятном.

Сопутствующее оборудование, хотя и не только термометры, включает системы инфракрасного сканирования и инфракрасные тепловизионные камеры. Системы инфракрасного сканирования сканируют большую площадь, как правило, с помощью точечного термометра, направленного на вращающееся зеркало. Эти устройства широко используются в производстве, включающем конвейеры или процессы «полотна», такие как большие листы стекла или металла, выходящие из печи, ткани и бумаги, или непрерывные груды материала вдоль конвейерной ленты. Инфракрасные тепловизионные камеры или инфракрасные камеры по сути, термометры инфракрасного излучения, которые измеряют температуру во многих точках на относительно большой площади для создания двухмерного изображения, называемого термограмма, где каждый пиксель представляет температуру. Эта технология требует больше ресурсов процессора и программного обеспечения, чем точечные или сканирующие термометры, и используется для мониторинга больших площадей. Типичные применения включают мониторинг периметра, используемый военными или охранным персоналом, инспекцию / мониторинг качества производственных процессов, а также мониторинг горячих или холодных точек оборудования или замкнутых пространств для обеспечения безопасности и эффективности.

А фотографический камера с помощью инфракрасная пленка и подходящий объектив и т. д. также называется «инфракрасной камерой». Он улавливает только ближнюю инфракрасную область и не чувствителен к тепловому излучению от объектов комнатной температуры.

Галерея

Ранняя модель Термофокус ИК-термометр
Используемый медицинский инфракрасный термометр со световым индикатором измеряемой площади.
Использование инфракрасного термометра в промышленности
Тренировка с медицинским ИК-термометром
Пример медицинского ИК-термометра
Пример медицинского ИК-термометра
Пример медицинского ИК-термометра