外測溫儀的測溫原理是將物體（如鋼水）發(fā)射的紅外線具有的輻射能轉(zhuǎn)變成電信號，紅外線輻射能的大小與物體（如鋼水）本身的溫度相對應(yīng)，根據(jù)轉(zhuǎn)變成電信號大小，可以確定物體（如

鋼水）的溫度。
 

　　紅外測溫技術(shù)已發(fā)展到可對有熱變化表面進行掃描測溫，確定其溫度分布圖像，迅速檢測出隱藏的溫差， 這就是紅外熱像儀．紅外熱像儀zui先應(yīng)用于軍事上，美國TI公司19“年研制出世界上*臺紅外掃描偵察系統(tǒng)。以后，紅外熱成像技術(shù)在西方國家陸續(xù)用于飛機、坦克、軍艦和其他武器上，作為偵察目標(biāo)的熱瞄系統(tǒng)，大大提高了搜索、命中目標(biāo)的能力。瑞典AGA公司生產(chǎn)的紅外熱像儀在民用技術(shù)上處于地位。但是，怎樣使紅外測溫技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，目前仍然是一個值得研究的應(yīng)用課題?！?b>紅外測溫儀工作原理
 

　　紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號。該信號經(jīng)過放大器和信號處理電路，并按照儀器內(nèi)療的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。
 

　　在自然界中，一切溫度高于零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布 —— 與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據(jù)的客觀基礎(chǔ)。
 

　　黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其表面的發(fā)射率為 1 。但是，自然界中存在的實際物體，幾乎都不是黑體，為了弄清和獲得紅外輻射分布規(guī)律，在理論研究中必須選擇合適的模型，這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型，從而導(dǎo)出了普朗克黑體輻射的定律，即以波長表示的黑體光譜輻射度，這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點，故稱 黑體輻射定律 。所有實際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外，還與構(gòu)成物體的材料種類、制備方法、熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。因此，為使黑體輻射定律適用于所有實際物體，必須引入一個與材料性質(zhì)及表面狀態(tài)有關(guān)的比例系數(shù)，即發(fā)射率。該系數(shù)表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小于 1 的數(shù)值之間。根據(jù)輻射定律，只要知道了材料的發(fā)射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。影響發(fā)射率的主要因紗在：材料種類、表面粗糙度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等。
 

　　當(dāng)用紅外輻射測溫儀測量目標(biāo)的溫度時首先要測量出目標(biāo)在其波段范圍內(nèi)的紅外輻射量，然后由測溫儀計算出被測目標(biāo)的溫度。單色測溫儀與波段內(nèi)的輻射量成比例；雙色測溫儀與兩個波段的輻射量之比成比例。
 

　　選擇可分為三個方面：
 

　　性能指標(biāo)方面,如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、響應(yīng)時間等;環(huán)境和工作條件方面,如環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護附件等;其他選擇方面,如使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價格等,也對測溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。隨著技術(shù)和不斷發(fā)展,*設(shè)計和新進展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器,擴大了選擇余地。
 

　　確定測溫范圍:
 

　　測溫范圍是測溫儀zui重要的一個性能指標(biāo)。如TIME（時代）、Raytek（雷泰）產(chǎn)品覆蓋范圍為-50℃-+3000℃,但這不能由一種型號的來完成。每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范圍。因此,用戶的被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過窄,也不要過寬。根據(jù)黑體輻射定律,在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,測溫時應(yīng)盡量選用短波較好。
 

　　確定目標(biāo)尺寸：
 

　　根據(jù)原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀（輻射比色測溫儀）。對于單色測溫儀,在進行測溫時,被測目標(biāo)面積應(yīng)充滿測溫儀視場。建議被測目標(biāo)尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標(biāo)尺寸小于視場,背景輻射能量就會進入測溫儀的視聲符支干擾測溫讀數(shù),造成誤差。相反,如果目標(biāo)大于測溫儀的視場,測溫儀就不會受到測量區(qū)域外面的背景影響。
 

　　對于Raytek（雷泰）雙色測溫儀,其溫度是由兩個獨立的波長帶內(nèi)輻射能量的比值來確定的。因此當(dāng)被測目標(biāo)很小,沒有充滿現(xiàn)場,測量通路上存在煙霧、塵埃、阻擋對輻射能量有衰減時,都不會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。甚至在能量衰減了95%的情況下,仍能保證要求的測溫精度。對于目標(biāo)細(xì)小,又處于運動或振動之中的目標(biāo);有時在視場內(nèi)運動,或可能部分移出視場的目標(biāo),在此條件下,使用雙色測溫儀是*選擇。如果測溫儀和目標(biāo)之間不可能直接瞄準(zhǔn),測量通道彎曲、狹小、受阻等情況下,雙色光纖測溫儀是*選擇。這是由于其直徑小,有柔性,可以在彎曲、阻擋和折疊的通道上傳輸光輻射能量,因此可以測量難以接近、條件惡劣或靠近電磁場的目標(biāo)。
 

　　確定光學(xué)分辨率（距離及靈敏）
 

　　光學(xué)分辨率由D與S之比確定,是測溫儀到目標(biāo)之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處,而又要測量小的目標(biāo),就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀。光學(xué)分辨率越高,即增大D:S比值,測溫儀的成本也越高。
 

　　確定波長范圍：
 

　　目標(biāo)材料的發(fā)射率和表面特性決定測溫儀的光譜響應(yīng)或波長。對于高反射率合金材料,有低的或變化的發(fā)射率。在高溫區(qū),測量金屬材料的*波長是近紅外,可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區(qū)可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長。由于有些材料在一定波長是透明的,紅外能量會穿透這些材料,對這種材料應(yīng)選擇特殊的波長。如測量玻璃內(nèi)部溫度選用10μm、2.2μm和3.9μm（被測玻璃要很厚,否則會透過）波長;測量玻璃內(nèi)部溫度選用5.0μm波長;測低區(qū)區(qū)選用8-14μm波長為宜;再如測量聚乙烯塑料薄膜選用3.43μm波長,聚醋類選用4.3μm或7.9μm波長。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長;又如測火焰中的C02用窄帶4.24-4.3μm波長,測火焰中的C0用窄帶4.64μm波長,測量火焰中的N02用4.47μm波長。
 

　　確定響應(yīng)時間:
 

　　響應(yīng)時間表示對被測溫度變化的反應(yīng)速度,定義為到達zui后讀數(shù)的95%能量所需要時間,它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統(tǒng)的時間常數(shù)有關(guān)。新型響應(yīng)時間可達1ms。這要比接觸式測溫方法,快得多。如果目標(biāo)的運動速度很快或測量快速加熱的目標(biāo)時,要選用快速響應(yīng),否則達不到足夠的信號響應(yīng),會降低測量精度。然而,并不是所有應(yīng)用都要求快速響應(yīng)的。對于靜止的或目標(biāo)熱過程存在熱慣性時,測溫儀的響應(yīng)時間就可以放寬要求了。因此,響應(yīng)時間的選擇要和被測目標(biāo)的情況相適應(yīng)。
 

　　為什么使用
 

　　已被證實是檢測和診斷電子設(shè)備故障的有效工具?？晒?jié)省大量開支，用，你可連續(xù)診斷電子連接問題和通過查找在 DC 電池上的輸出濾波器連接處的熱點，以檢測不間斷電源（ UPS ）的功能狀態(tài)，你可檢驗電池組件和功率配電盤接線端子，開關(guān)齒輪或保險絲連接，防止能源消耗；由于松的連接器和組合會產(chǎn)生熱，有助于識別回路中斷器的絕緣故障 . 或監(jiān)視電子壓縮機；日常掃描變壓器的熱點可探測開裂的繞組和接線端子。
 

　　使用的好處
 

　　便捷 可快速提供溫度測量，在用熱偶讀取一個滲漏連接點的時間內(nèi)，用幾乎可以讀取所有連接點的溫度。另外由于堅實 . 輕巧，且不用時易于放在皮套中。在工廠巡視和日常檢驗工作時都可攜帶。
 

　　 通常精度都是 1 度以內(nèi)。這種性能在做預(yù)防性維護時特別重要，如監(jiān)視惡劣生產(chǎn)條件和將導(dǎo)致設(shè)備損壞或停機的特別事件時。用，你甚至可快速探測操作溫度的微小變化，在其萌芽之時就可將問題解決，減少因設(shè)備故障造成的開支和維修的范圍。
 

　　安全 能夠安全地讀取難以接近的或不可到達的目標(biāo)溫度 ，可以在儀器允許的范圍內(nèi)讀取目標(biāo)溫度。非接觸溫度測量還可在不安全的或接觸測溫較困難的區(qū)域進行，測量就象在手邊測量一樣容易。
 

　　 在設(shè)備故障診斷時 的使用
 

　　設(shè)備故障紅外診斷zui核心的問題，是要求準(zhǔn)確地獲得被測設(shè)備的溫度分布或故障相關(guān)部位溫度值與溫升值。這個溫度信息不僅是判斷設(shè)備有*的依據(jù)，也是判斷故障屬性、位置、嚴(yán)重程度的客觀依據(jù)。因此，對被測設(shè)備故障相關(guān)部位溫度的計算與合理修正，將是提高檢測設(shè)備表面溫度準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而在現(xiàn)場進行設(shè)備紅外檢測時，由于檢測條件和環(huán)境的影響變化，可能導(dǎo)致同一設(shè)備因檢測條件不同，而得到不同的結(jié)果。因此，為了提高紅外檢測的準(zhǔn)確度，必須對現(xiàn)場檢測過程中或?qū)z測結(jié)果的分析處理中，采取相應(yīng)的對策與措施或選擇良好的檢測條件，或?qū)z測現(xiàn)場結(jié)果進行合理的修正。
 

　　運行狀態(tài)的影響與對策
 

　　電氣設(shè)備故障無論是電流效應(yīng)引起的發(fā)熱故障 （ 導(dǎo)電回路故障 ） ，發(fā)熱功率與負(fù)荷電流值的平方成正比。電壓效應(yīng)引起的發(fā)熱故障 （ 絕緣介質(zhì)故障 ） ，發(fā)熱功率與運行電壓的平方成正比。因此，設(shè)備的工作電壓和負(fù)荷電流的大小，將直接影響到紅外檢測與故障診斷的效果。泄漏電流的增大，能造成高壓設(shè)備部分電壓不均勻。如果沒有加載運行或者負(fù)荷很低，則會使設(shè)備故障發(fā)熱不明顯，即使存在較嚴(yán)重的故障，也不可能因特征性熱異常的形式暴露出來。只有當(dāng)設(shè)備在額定電壓下運行，而且負(fù)荷越大時，發(fā)熱及溫升才越嚴(yán)重，故障點的特征性熱異常也暴露得越明顯。因此在進行紅外檢測時，為了能夠取得可靠的檢測效果，要盡量保證設(shè)備在額定電壓和滿負(fù)荷下運行，即使不能做到連續(xù)滿負(fù)荷運行，也應(yīng)編制一個運行方案，以便在檢測前和檢測過程中，能讓設(shè)備滿負(fù)荷運行一段時間 （ 如 4 ～ 6h） ，使設(shè)備故障部位有足夠的發(fā)熱時間，并保證其表面達到穩(wěn)定溫升。
 

　　由于電氣設(shè)備故障紅外診斷時，故障判斷標(biāo)準(zhǔn)往往是以設(shè)備在額定電流時的溫升為依據(jù)，因此當(dāng)檢測時實際運行電流小于額定電流時，應(yīng)該是現(xiàn)場實際測量的設(shè)備故障點溫升換算為額定電流的溫升。
 

　　設(shè)備表面發(fā)射率的影響與對策
 

　　任何紅外測量儀器都是通過測量電氣設(shè)備表面紅外輻射功率，來獲得設(shè)備溫度信息的。并且在紅外診斷儀器接收來自目標(biāo)紅外輻射功率相同的情況下，因目標(biāo)的表面發(fā)射率不同，將會得到不同的檢測結(jié)果。也就是說，相同輻射功率，發(fā)射率越低，就會顯示越高的溫度。因物體表面發(fā)射率主要決定于材料性質(zhì)和表面狀態(tài) （ 如表面氧化情況，涂層材料，粗糙程度及污穢狀態(tài)等 ） 。因此為了應(yīng)用紅外熱像儀器準(zhǔn)確地測量電氣設(shè)備溫度，必須要知道受檢目標(biāo)的發(fā)射率值，并將該值作為計算溫度的重要參數(shù)輸入計算機或者調(diào)整紅外測量儀的ε修正值，以便對所測量的溫度輸出值進行發(fā)射率修正。消除發(fā)射率對檢測結(jié)果影響的另外兩種對策措施是：當(dāng)使用紅外熱像儀進行測量時，要對發(fā)射進行修正，查出被測設(shè)備部件表面的發(fā)射率值進行發(fā)射率修正，從而獲得可靠的測溫結(jié)果，提高檢測的可靠性；對于紅外檢測的故障頻發(fā)設(shè)備部件，為使檢測結(jié)果具有良好的可比性，可以運用敷涂適當(dāng)漆料的方法來增大和穩(wěn)定其發(fā)射率值，以便獲得被測設(shè)備表面的真實溫度。
 

　　大氣衰減的影響與對策
由于受檢電氣設(shè)備表面紅外輻射能量，是經(jīng)大氣傳輸?shù)郊t外檢測儀器里的，這就會受到大氣組合中的水蒸汽、二氧化碳、一氧化碳等氣體分子的吸收衰減和空氣中懸浮微粒的散射而衰減，設(shè)備輻射能量傳輸?shù)乃p隨著檢測儀器到被測設(shè)備之間的距離，降低了被測設(shè)備輻射的透過率，所以其衰減是隨距離的增大而增加，降低受檢設(shè)備故障部位與正常部位的輻射對比度，也會因為紅外儀器接收到的目標(biāo)能量減少，使得儀器顯示出來的溫度低于被測故障點的實際溫度值，從而造成漏檢或誤診斷。尤其對于檢測溫升較低的設(shè)備故障時，這是很不利的。檢測距離增大，大氣組合的影響將會越來越大。而且又要獲得目標(biāo)溫度準(zhǔn)確性，必須采取如下對策：盡量選擇在環(huán)境大氣比較干燥、潔凈的時節(jié)進行檢測；在不影響安全的條件下盡可能縮短檢測距離，還要對溫度測量結(jié)果進行合理的距離修正，以便測得實際溫度值。
 

　　氣象條件的影響
不良的氣象環(huán)境（雨、雪、霧及大風(fēng)力等），會對設(shè)備溫度檢測帶來不利的影響，往往會給出虛假的故障現(xiàn)象。為了減少氣象條件的影響，盡量在無雨、無霧、無風(fēng)和環(huán)境溫度較穩(wěn)定的夜晚進行檢測。
 

　　環(huán)境及背景輻射的影響與對策
在進行戶外電力設(shè)備紅外檢測時，檢測儀器接收的紅外輻射除了包括受檢設(shè)備相應(yīng)部位自身發(fā)射的輻射以外，還會包括設(shè)備其他部位和背景的反射，以及直接射入太陽輻射。這些輻射都將對設(shè)備待測部位的溫度造成干擾，對故障檢測帶來誤差。為了減少環(huán)境與背景輻射的影響，應(yīng)采取如下對策措施：
 

　　對戶外電氣設(shè)備的現(xiàn)場紅外檢測，盡可能選擇在陰天或者在日落左右傍晚無光照時間進行。這樣可以防止直接入射、反射和散射的太陽輻射影響，對戶內(nèi)設(shè)備可以采用關(guān)掉照明燈，以及要避開其他的輻射影響。
 

　　對于高反射的設(shè)備表面，應(yīng)該采取適當(dāng)措施來減少對太陽輻射及周圍高溫物體輻射的影響?；蛘吒淖儥z測角度，找到能避開反射的*角度進行檢測。
 

　　為減少太陽輻射及周圍高溫背景的輻射影響，可在檢測時采取適當(dāng)?shù)恼趽醮胧蛘咴诩t外熱像儀器上加裝適當(dāng)?shù)募t外濾光片，以便濾除太陽及其他背景輻射。
 

　　選擇參數(shù)適宜的儀器和檢測距離進行檢測，使受檢測的設(shè)備部位充滿儀器視場，從而減少背景輻射的干擾。
 

　　選擇考慮的因素
 

　　性能指標(biāo)方面：如溫度范圍、光斑尺寸、工作波長、測量精度、響應(yīng)時間等;環(huán)境和工作條件方面 , 如環(huán)境溫度、窗口、顯示和輸出、保護附件等; 其他選擇方面,如使用方便、維修和校準(zhǔn)性能以及價格等 , 也對測溫儀的選擇產(chǎn)生一定的影響。隨著技術(shù)和不斷發(fā)展,*設(shè)計和新進展為用戶提供了各種功能和多用途的儀器,擴大了選擇余地。
 

　　確定測溫范圍：測溫范圍是測溫儀zui重要的一個性能指標(biāo)。每種型號的測溫儀都有自己特定的測溫范圍。因此 , 用戶的被測溫度范圍一定要考慮準(zhǔn)確、周全,既不要過窄,也不要過寬。根據(jù)黑體輻射定律,在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發(fā)射率誤差所引起的輻射能量的變化,因此,測溫時應(yīng)盡量選用短波較好。
 

　　確定光學(xué)分辨率（距離及靈敏）：光學(xué)分辨率由 D 與 S 之比確定,是測溫儀到目標(biāo)之間的距離 D 與測量光斑直徑 S 之比。如果測溫儀由于環(huán)境條件限制必須安裝在遠(yuǎn)離目標(biāo)之處,而又要測量小的目標(biāo),就應(yīng)選擇高光學(xué)分辨率的測溫儀。光學(xué)分辨率越高,即增大 D:S 比值,測溫儀的成本也越高。