KZ系列紅外測溫儀 中文使用手冊 IR- 目 錄 1 介紹 …………………………………………………………………… 1 2 技術數據 ……………………………………………………………… 1 2.1 基本性能 ………………………………………………………… 1 2.2 光路圖 …………………………………………………………… 2 3 工作原理 ……………………………………………………………… 2 4 信號處理 ……………………………………………………………… 4 5 拆包 …………………………………………………………………… 5 6 安裝 …………………………………………………………………… 5 6.1 機械安裝 ………………………………………………………… 5 6.2 電氣安裝 ………………………………………………………… 5 6.3 發射率設置 ……………………………………………………… 6 7 維護 …………………………………………………………………… 7 7.1 空氣吹掃器 ……………………………………………………… 7 7.2 供水系統 ………………………………………………………… 7 7.3 光學元件清潔 …………………………………………………… 7 7.4 固定設備 ………………………………………………………… 8 7.5 內部連接線 ……………………………………………………… 8 7.6 存儲 ……………………………………………………………… 8 8 支架和附件……………………………………………………………… 8 8.1 安裝支架 ………………………………………………………… 8 8.2 水冷卻套 ………………………………………………………… 9 8.3 空氣吹掃器 ……………………………………………………… 9 8.3.1 空氣處理設備………………………………………………… 10 8.4 瞄準管…………………………………………………………… 11 9 保修 …………………………………………………………………… 11 A1 EMC 認證 …………………………………………………………… 12 A2 如何確定物體的發射率 ………………………………………………12 A2.1 典型發射率 ……………………………………………………13 A2.2 金屬-典型發射率 ………………………………………………14 A2.3 非金屬-典型發射率 ……………………………………………17 1 介紹 紅外測溫儀測量物體表面的溫度而無須接觸物體。是根據物體的紅外 輻射原理計算出物體的表面溫度。紅外測溫儀的zui大特點是無需接觸即 可測量物體的溫度。因此，它可以方便地測量難以接近或移動的目標溫 度。 提示：使用之前仔細閱讀此手冊。 生產商保留在技術進步時改變產品參數的權利。 2 技術數據 2.1 基本性能 •溫度段 LT-0 0~500℃ MT- •精度 ±1%或±2℃（取大者）（23℃±5℃） •重復精度 ±1%或±1℃（取大者）（23℃±5℃） •響應時間 30ms (95%) •發射率 預置 0.95 •環境溫度 -10 ~ 60℃(無冷卻) •存儲溫度 -20 – 80℃ •模擬輸出 4~20mA 兩線制電流輸出，zui大負載 750Ω •環境等級 IP65（NEMA-4） •電源 24 VDC •尺寸/重量 M18×1，長 135mm，350g 2.2 光路圖 下面的光圖表明測量點的直徑依賴于被測目標與探頭之間的距離，測量點的尺寸參考 90％的輻射能量。 3 工作原理 3.1 紅外基本原理 任何物體都有紅外輻射，輻射強度隨著溫度的變化而變化，紅外測溫使用的熱輻射中的波長范圍為 1μm－20μm。 物體的輻射強度取決于物體的材料，我們用一個已知的常數來描述各種材料發射紅外輻射的特性，這就是發射率（參考發射率表）。 3.2 基本單元 紅外測溫儀是一種光電子傳感器，它接收紅外輻射并將其轉化成可測量的電信號，主要包括以下組件： •透鏡 •光譜濾波器 •探測器 •電子線路（放大器/線性化/信號處理） 透鏡的規格決定了紅外測溫儀的光路，用距離與光斑大小的比來表示這一特性。 光譜濾波器選擇與測溫相關的波譜范圍，探測器與電子線路一起將紅外輻射能量轉變成電信號。儀器接收到的信號是轉換以后的電子信號， 并不是測量物體的線性溫度。電子信號是通過內置在微處理器的電路完 成，它可以產生 4~20mA 的線性電流。 CI 系列紅外測溫儀采用了一體化模塊結構來保證儀器能夠適合各種 不同的測量要求。模塊化結構易于添加、替換和區域選擇，同時也簡化 了瞄準，修理和校準操作。 3.2.1 光學系統 探測器被放置在高質量的透鏡焦距以內，透鏡可以在探測器的表面成像。探測器的工作面積決定了視場的大小。 3.2.2 探測器 探測器是將光信號轉換成電信號的器件，是紅外測溫儀的核心部件。探測器與電子線路一起將紅外輻射能量轉變成電信號，電信號經過處理 后輸出。可能導致錯誤輸出的常見原因： •測量物體的尺寸太小，例如無法覆蓋測量區域。 •煙霧、灰塵或蒸汽阻礙了光路。 •在操作過程中視窗不清潔。 •物體發射率發生了變化（由于合金表面環境發生了變化）。 信號衰減的主要原因有以下幾個方面： •物體的發射率較低。 •測量物體太小而不能達到視場區域要求。 •由于煙霧、蒸汽、灰塵和不潔視窗造成的阻礙。 3.2.3 輸入系統 它是紅外測溫儀的重要的部分，要能夠把探測器連接到微控制器。 3.2.4 微控制器 必須能夠進行控制紅外測溫儀的各種功能，要具有快速，低吸收率，一體化記憶和系列連接等特點。 CI 系列產品采用了帶有內部重寫功能 FLASH 記憶的 RISC 處理器。 2 3 3.2.5 輸出系統模塊的中心部分是一個 D/A 轉換器，從而把微控制器獲得的溫度信 號轉化為電流信號。在測量范圍內紅外測溫儀的輸出是兩線制 4~20mA 的線性輸出。 3.2.6 電源供給系統 內置的測溫儀電源電路把電流（12~32Vdc）連接到所有的模擬或數字電路中。 4 信號處理 當紅外測溫儀應用于在線測量系統時，其信號將可能受到很大的影 響，信號處理功能的運用，有利于再現目標的真實溫度。 LT 系列紅外測溫儀可以在工廠預置平均值保持功能。 5 拆包產品包裝包括： •主機 1 個 •安裝螺母 2 個 •操作手冊 1 本 請仔細核對各物件，并注意主機上的型號是否與你選購的一致，同時記下主機的系列號，這對于售后服務等是非常有意義的。 6 安裝 6.1 機械安裝 LT 系列易于安裝，圓柱不銹鋼主機軸外部有螺紋（為 M18×1），使 用所配安裝螺母，可以與匹配部件進行快速連接。以下步驟會對您安裝 LT 系列紅外測溫儀有所幫助。 • 發射率預置 0.95，測溫范圍根據你所選定的型號而定。如果你需 要調節發射率，可以選用本公司的專用智能數控儀。 • 如果必要，連接全部附件（空氣吹掃器、支架、瞄準管等），把 紅外測溫儀固定在安裝系統上。 • 將信號輸出線與你的數據顯示或采集系統連接好，務必注意性。 • 將儀器瞄準測量目標。參照第 2 節有關目標大小與測量距離 的關系，確保被測目標大于光斑直徑。 警告：嚴禁安裝在環境溫度高于 60℃并且沒有充足的冷卻設備的空間。 6.2 電氣安裝 被測目標的溫度信號通過轉換、放大和內置電子線性處理轉化為 4~20mA 的模擬信號輸出。標準配置為 1 米屏蔽多股電纜，電纜定義如下：功能＋mA 信號輸出－mA 信號輸出屏 蔽該系列紅外測溫儀采用 4~20mA 環路電流輸出方式，其與顯示器或 控制器的連接，有以下兩種典型應用（連接法）： 4 5 7 維護 任何一款 LT 系列產品都按照標準進行校驗，儀器在使用一段時間以 后，要進行周期性的校驗，校驗周期由各用戶根據自己的實際情況決定。 LT 系列產品采用成熟的模擬和數字處理技術，所有的維修操作必須由專 業人員完成，本公司提供的維護指導和操作規范，如有需要請和 我們聯系。為了確保儀器正常工作，光學鏡頭必須保持清潔并且不能超過工作 溫度。維修部門必須通過對冷卻系統和清潔系統進行周期性檢測的方式 來保證儀器的工作環境。 如果你需要延長電纜，可以直接將標配電纜加長，電纜的要求如下： •建議使用雙芯屏蔽電纜 •電纜的截面積：當延長線在 250m 以內時，0.2mm2（銅） 當延長線達到 650m 時，0.5mm2（銅）警告：不要將信號電纜靠近電磁場源（如電動機、大功率電纜、電 焊機等），如果必要可使用金屬套管。 6.3 發射率設置紅外測溫儀的發射率預置 0.95，使用本公司的 GD 智能數控儀，可 以對紅外測溫儀的發射率進行設置，設置范圍 0.01~1.00。 GD 系列智能數字顯示控制儀，可以接收電流、電壓、熱電偶、熱 電阻等多種輸入信號，可以為常規的傳感器提供＋24VDC 工作電源，具 有高低溫報警功能。GD 智能數控儀更具有峰值處理等功能。 6 7.1 空氣吹掃器 •空氣清潔過濾設備必須進行周期性的檢測。 •建議每天檢查一次，也可以按照經驗確定一個合理的檢測時間。 •如果光學系統超過了工作允許的zui高溫度，必須經過本公司重新 校正。 •空氣吹掃器必須的進行檢測，因為非純凈空氣的擴散會造成 測量阻礙。如果發生這種情況，氣流會變得不均勻，同時，鏡頭上會出 現灰塵顆粒。 •以上情況通過壓縮空氣推動清潔劑的方式解決，然后進行干燥操 作。一個高質量的空氣過濾器可以避免這些問題的發生。 7.2 供水系統 •根據經驗檢驗水流大小，先每天檢查一次，在系統運行正常以 后可以每周檢查一次。 •檢查紅外測溫儀溫度，確保溫度足夠高從而防止凍結的發生。一 旦水發生了凍結，通過緩慢加熱便可以解決。 • 如果紅外測溫儀由于缺水或水流間斷的原因超過了工作溫度，必 須經過本公司重新校正。 7.3 光學鏡頭清潔 •如有必要，從支架上取下紅外測溫儀。 7 •如有必要用軟布擦拭鏡頭，并重新安裝紅外測溫儀。 使用空氣吹掃器可保持鏡頭的清潔。 7.4 固定設備 驗證設備情況正常，沒有發生損壞，間隙合理，安裝穩固。 7.5 內部連接線 驗證工作狀態良好，沒有任何損壞，間隙合理。同時驗證顯示器和信號采集器之間連接正常。 7.6 存儲原始包裝狀態儲存，溫度范圍-20~80℃，濕度小于 90%，不結露。 8 支架和附件 這一節介紹測量系統的配件，本公司可以提供特殊的配置和固定系 統來滿足各種要求。研發部門樂意幫您用的方法解決問題。 8.1 安裝支架 當測溫儀安裝在標準環境條件下時，可以不需要任何的冷卻和鏡頭清潔設備，測溫儀可以直接按照您的要求安裝。 使用安裝支架可以幫助您進行定位。 8.1.1 二維可調安裝支架 8.1.2 三維可調安裝支架 8.2 水/氣冷卻套 當儀器安裝在一個很高的溫度環境時，使用冷卻裝置是非常必要到。使用清潔的水可以防止堵塞，從而保證儀器安全工作。 重要提示： 當足以使儀器正常工作情況下不要使用太冷的水，有一個低的水流以保持提供的溫度高于高溫高濕天氣的露點是明智 的選擇；當使用空氣冷卻時，測溫儀可以在環境溫度不高于 120℃情況下正常 工作。水冷時，環境溫度應低于 175℃。冷卻系統必須做到以下防范： • 流出的水/氣必須保證暢流，以便控制流速和水溫；氣流量以 1.4~2.5 8 9 升/秒，水流量以 1.0~2.0 升/分，水溫以 10℃~30℃為宜。 • 用一個測溫裝置來控制水溫是非常有效的。 注意：在系統環路中，使用低水流報警裝置。在安裝之前，仔細檢查裝置與相關資料，以確定恰當的安裝距離 和測溫視場。 8.3 空氣吹掃器 空氣吹掃器可以消除探頭前面的煙霧和水汽，保持鏡頭清潔，在必要的情況下也可以用于測溫儀的冷卻。 探頭用空氣吹掃器 冷卻套用空氣吹掃器 要求使用純凈空氣以防止灰塵在鏡頭聚集，任何顆粒的擴散都會影響氣流的流動特性，從而造成不清潔空氣接觸鏡頭。空氣系統必須進行 周期性檢查，并強烈建議添加空氣過濾系統。本公司可以提供空氣過濾系統應用于現場空氣管，需要在 10bar 壓力 下干燥和清潔空氣。如果壓縮空氣網不能使用，可以使用排風扇生成系 統。根據實際情況，有時需要使用氣流來冷卻測溫儀，對于空氣吹掃器， 氣體流量在 0.5~1.5 升/秒。重要提示： •當使用空氣吹掃器后必須進行清潔和干燥，散射產生的層流氣流 可以保證鏡頭清潔。如果空氣不清潔，就會造成油污或灰塵在鏡頭聚集。 •當測量爐內溫度時，不要使用來自爐內和風扇的空氣，爐內的空 氣具有較大差別，作用在測溫儀上的壓力也達不到清潔和冷卻的要求。 8.3.1 空氣處理設備 空氣還原和過濾組合包含以下部分。 •一個截流閥（1/8） •一個帶過濾裝置的空氣減壓器。 •一個油過濾器。 •一個壓力計（0~10bar）。 有兩種不同的氣流控制設備可以使用。 1） 對于低流量型：只要求使用空氣吹掃器時。 2） 對于高流量型：要求用氣冷來代替水冷的。 8.4 瞄準管 當被測目標被煙霧或火焰等遮擋時，建議使用瞄準管，并與空氣吹掃器同時使用。這有助于保證測溫儀與被測目標之間有一個良好的能量 傳輸路徑。 9 保修 本公司保證產品在原料和制造過程中沒有缺陷。如果出現工作異常 情況，請在保修期內交于本公司進行維修，如果證明儀器存在缺陷，我 們將提供維修或替換服務。但由用戶本身造成的損壞（如錯誤 操作，不恰當接觸，工作環境不符合設計要求，錯誤維修和非校正 等）不屬于保證范圍之內。當有證據表明儀器已經被調節或被腐蝕過度 造成損壞，以及由于電、熱、水或震動所造成的損壞不適用于保修條款。 公司對使用錯誤或超出本公司設計工作范圍的操作造成的損壞不承擔責 任。此條款只適用于原始購買，需要提供原始發票副本，有時需要支付 小額服務費用。郵寄所需的運費、保險費用由用戶承擔，同時要使用合適的包裝以 避免運輸過程中發生損壞。 10 11 A1 EMC 認證本產品符合 89/336/CEE 電磁兼容性要求和以下標準： EN50082-2（3/95） IEC 1000-4-2 / IEC 1000-4-4 / IEC 1000-4-11 ENV50140 – ENV50141 – ENV50204 EN55001 A2 如何確定物體的發射率 物體向外發射的紅外輻射強度取決于這個物體的溫度和這個物體表 面材料的輻射特性，我們用發射率（ε-Epsilon）這個參數描述物體向外 輻射能量的能力。發射率的取值范圍可以從 0 到 1.0。我們通常說的“黑 體”是指發射率為 1.0 的理想輻射源，而鏡子的發射率一般為 0.1。如果 用紅外測溫儀測量溫度時選擇的發射率過高，測溫儀顯示的溫度將低于 被測目標的真實溫度——假設被測目標的溫度高于環境溫度。低發射率（反光表面）物體由于其他外輻射的干擾或背景目標（火 焰、加熱系統、耐火材料）而造成測量誤差，在這種情況下減小測量誤 差，要非常仔細的安裝并且保護探頭避開反射的輻射源。 確定物體的未知發射率可遵從以下步驟： 1. 先用熱偶或接觸式探頭測出被測物體的真實溫度，然后用紅外測溫 儀測量該物體，調節發射率，直到顯示值與物體的真實溫度一致。 2. 如果你所測量的溫度達到 260℃，你可以將一個特殊的塑料粘貼片置 于被測物體上，使其與被測物體充分接觸，將紅外測溫儀的發射率設置成 0.95，測出塑料粘貼片的溫度，然后測量塑料粘貼片以外區域的溫度， 調節發射率使顯示值和塑料粘貼片的溫度一致。 3. 將被測物體的一部分表面用發射率為 0.98 的黑顏料涂平，將紅外測溫 儀的發射率調為 0.98，測出該部分的溫度，然后測量相鄰邊緣的溫度 并調節發射率直到顯示值與剛才測量的溫度一致。 A2.1 典型發射率 當上面提到的方法都不能幫助你確定某物體的發射率時，你可以使用下面給出的發射率表。這只是平均值，實際材料的發射率取決于下列因素： 1. 溫度 2. 測量角度 3. 表面的幾何形狀 4. 材料厚度 5. 材料的表面結構(拋光，氧化，粗糙，噴沙)。 6. 測量的光譜范圍 7. 透射率（比如薄膜） 12 13 A2.2 金屬-典型發射率 材料 發射率 A2.2 金屬-典型發射率(續 1) 材料 發射率 1 µm 1.6 µm 3.9 µm 5 µm 8 – 14 µm 1 µm 1.6 µm 3.9 µm 5 µm 8 – 14 µm 鋁 鐵 未氧化 0.1-0.2 0.02-0.2 0.02-0.2 0.02-0.2 0.02-0.1 已氧化 0.4-0.8 0.5-0.8 0.6-0.9 0.6-0.9 0.5-0.9 已氧化 0.4 0.4 0.2-0.4 0.2-0.4 0.2-0.4 未氧化 0.35 0.1-0.3 0.05-0.25 0.05-0.25 0.05-0.2 合金 A3003 生銹 0.6-0.9 0.5-0.8 0.5-0.8 0.5-0.7 已氧化 0.4 0.4 0.4 0.3 熔化 0.35 0.4-0.6 — — — 粗糙 0.2-0.8 0.2-0.6 0.1-0.4 0.1-0.4 0.1-0.3 鑄鐵 磨光 0.1-0.2 0.02-0.1 0.02-0.1 0.02-0.1 0.02-0.1 已氧化 0.7-0.9 0.7-0.9 0.65-0.95 0.65-0.95 0.6-0.95 黃銅 未氧化 0.35 0.3 0.25 0.25 0.2 磨光 0.1-0.3 0.01-0.05 0.01-0.05 0.01-0.05 0.01-0.05 熔化 0.35 0.3-0.4 0.2-0.3 0.2-0.3 0.2-0.3 拋光 0.3 0.3 0.3 鍛鐵 已氧化 0.6 0.6 0.5 0.5 0.5 暗色 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 鉻 0.4 0.4 0.03-0.3 0.03-0.3 0.02-0.2 鉛 銅 磨光 0.35 0.05-0.2 0.05-0.2 0.05-0.2 0.05-0.1 磨光 0.03 0.03 0.03 0.03 粗糙 0.65 0.6 0.4 0.4 0.4 粗糙 0.05-0.2 0.05-0.15 0.05-0.15 0.05-0.1 已氧化 0.3-0.7 0.2-0.7 0.2-0.7 0.2-0.6 已氧化 0.2-0.8 0.2-0.9 0.5-0.8 0.5-0.8 0.4-0.8 鎂 0.3-0.8 0.05-0.3 0.03-0.15 0.03-0.15 0.02-0.1 金 0.3 0.01-0.1 0.01-0.1 0.01-0.1 0.01-0.1 汞 0.05-0.15 0.05-0.15 0.05-0.15 0.05-0.15 哈氏合金合金 0.5-0.9 0.6-0.9 0.3-0.8 0.3-0.8 0.3-0.8 Inconel 合金 鉬已氧化 0.5-0.9 0.4-0.9 0.3-0.7 0.3-0.7 0.2-0.6 未氧化 0.25-0.35 0.1-0.35 0.1-0.15 0.1-0.15 0.1 已氧化 0.4-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 0.6-0.9 0.7-0.95 蒙乃爾銅-鎳合金 0.3 0.2-0.6 0.1-0. 5 0.1-0.5 0.1-0.14 噴砂 0.3-0.4 0.3-0.6 0.3-0.6 0.3-0.6 0.3-0.6 電拋光 0.2-0.5 0.25 0.15 0.15 0.15 14 15 A2.2 金屬-典型發射率(續 2) 材料 發射率 A2.3 非金屬-典型發射率 材料 發射率 1 µm 1.6 µm 3.9 µm 5 µm 8 – 14 µm 1 µm 1.6 µm 3.9 µm 5 µm 8 – 14 µm 鎳 石棉 0.9 0.9 0.95 已氧化 0.8-0.9 0.4-0.7 0.3-0.6 0.3-0.6 0.2-0.5 瀝青 0.95 0.95 電解 0.2-0.4 0.1-0.3 0.1-0.15 0.1-0.15 0.05-0.15 玄武巖 0.7 0.7 碳未氧化 0.8-0.95 0.8-0.9 0.8-0.9 石墨 0.8-0.9 0.7-0.9 0.7-0.8 金剛砂 0.9 0.9 陶瓷 0.4 0.8-0.95 0.95 黏土 0.85-0.95 0.95 混凝土 0.65 0.9 0.95 布 0.95 0.95 玻璃 錫（未氧化） 0.25 0.1-0.3 0.05 0.05 0.05 鈦 砂礫 0.95 0.95 磨光 0.5-0.75 0.3-0.5 0.1-0.3 0.1-0.3 0.05-0.2 氧化 0.6-0.8 0.5-0.7 0.5-0.7 0.5-0.6 鎢 0.05-0.5 0.05-0.5 0.03 磨光 0.35-0.4 0.1-0.3 0.05-0.25 0.05-0.25 0.03-0.1 鋅氧化 0.6 0.15 0.1 0.1 0.1 磨光 0.5 0.05 0.03 0.03 0.02 500 µm(20 mils) 0.95 0.95 橡膠 0.9 0.95 沙子 0.9 0.9 雪 — 0.9 土壤 — 0.9-0.98 水 — 0.93 天然木材 0.9-0.95 0.9-0.95 16 17 為使表面溫度測量更加準確，應注意以下幾點：? 使用測量溫度的儀器確定物體的輻射率。? 將物體遮蓋起來避免反射。? 對于溫度較高的物體應使用波長盡可能短的儀器。? 低于半透明材料例如塑料薄片或玻璃，其背景顏色應盡可能均勻， 溫度也應低于被測物體。 18