红外测温仪的精度受多种因素影响,了解这些因素对于获得准确可靠的测量结果至关重要。主要影响因素包括:
发射率:
这是最关键的因素之一。 发射率是物体表面将热能转化为红外辐射的效率(范围在0到1之间)。
不同的材料具有不同的发射率(例如,抛光金属很低 ≈0.1,人体皮肤≈0.98,哑光黑漆≈0.95)。
如果测温仪设置的发射率与被测物体的实际发射率不符,会导致显著的测量误差(通常是偏低)。
测量低发射率、高反射率的表面(如光亮金属)尤其困难,因为它会反射周围环境的辐射,干扰测量。
距离与光斑大小 (Distance to Spot Size Ratio - D:S):
红外测温仪测量的是其视场角(光锥)内所有物体表面辐射的平均温度。
仪器有一个特定的 D:S 比值(例如 12:1 表示在 12 英寸距离处,测量光斑直径约为 1 英寸)。
距离太远: 光斑会变大,可能超出被测目标范围,包含背景物体(如墙壁、设备),导致测量值不准。
目标太小: 如果被测目标小于测温仪在该距离下的光斑尺寸,测量值会偏低(因为包含了较冷的背景)。
原则: 确保被测目标完全覆盖测温仪的光斑。通常需要靠近目标或选择更高 D:S 比值的仪器来测量小目标。
环境条件:
环境温度: 剧烈的环境温度变化会影响测温仪内部电子元件和探测器的稳定性,可能导致读数漂移(热冲击)。高质量仪器通常有温度补偿机制。
空气介质:
灰尘、烟雾、蒸汽: 会吸收和散射红外辐射,阻挡部分能量到达探测器,导致读数偏低。
洁净、干燥的空气: 对红外辐射吸收很少,影响最小。
环境辐射源: 强烈的光源(阳光、白炽灯、加热器)如果照射到被测物体或直接进入测温仪镜头,会干扰测量。
视场干扰 (背景辐射):
除了目标本身,测温仪还可能接收到来自目标周围环境(背景)的辐射。
如果背景温度与目标温度差异很大(尤其是背景温度很高时),并且目标发射率较低(反射率高),目标会反射背景辐射,导致测量值偏离真实温度(可能偏高或偏低)。
测量角度:
红外辐射的强度与观察角度有关。理想情况是垂直(90度)于被测表面测量。
测量角度过大(倾斜)会导致接收到的辐射能量减少,通常会使读数偏低。发射率越低的材料,角度影响越大。
目标条件:
状况: 油污、氧化、划痕、涂层等都会改变表面的发射率。
清洁度: 灰尘、污垢、指纹、水膜等污染物会显著改变发射率和阻挡辐射。
材质均一性: 如果目标由不同发射率的材料组成,测量的是平均温度。
仪器自身因素:
光学分辨率 (D:S 比): 如前所述,决定了在特定距离下能准确测量的最小目标尺寸。
光谱响应: 探测器对特定红外波段的敏感性。不同应用(如高温金属、低温人体、塑料薄膜)可能需要不同波段的仪器。
探测器类型与质量: 探测器的灵敏度、稳定性和响应速度直接影响精度。
电子元件稳定性与校准: 内部电路的漂移、老化和校准状态至关重要。需要定期校准。
响应时间: 仪器达到稳定读数所需的时间。对于快速移动或温度快速变化的目标,响应时间慢会导致读数滞后。
被测目标的温度范围
所有仪器都有其设计的最佳工作温度范围。在此范围之外测量,精度会显著下降,甚至损坏仪器。
总结:
为了获得最精确的红外测温结果,应:
准确设置发射率。 查阅发射率表或使用已知温度参考源进行验证调整。
确保目标充满视场。 了解仪器的 D:S 比,靠近目标或选择合适仪器测量小目标。
保持光路清洁。 避免灰尘、烟雾、蒸汽干扰,清洁镜头。
垂直测量。 尽量保持测温仪垂直于被测表面。
考虑环境温度。 避免在温度剧烈变化后立即使用,让仪器适应环境。
注意背景辐射。 避免在强光源或高温背景前测量低发射率物体。
确保目标表面清洁、稳定。
选择合适量程和精度的仪器。
定期校准仪器。