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 红外测温仪的特点 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’IN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，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，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差，则需退回厂家或维修中心重新。

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。