Infrapuna termomeetri kasutamine terase valtsimistööstuses
Infrapuna termomeetri koostis
Infrapunatermomeetrid, tuntud ka kui infrapunakiirguse termomeetrid, määravad mõõdetava objekti temperatuuri, mõõtes objekti elektromagnetkiirgust, mis tuleb objektis sisalduvast energiast. Tööstuslike rakenduste puhul tegeleme infrapunakiirgusega, mis ulatub nähtava valguse lühematest lainepikkustest kuni 20 μm infrapunavalguseni. Seetõttu on infrapunatermomeeter (kiirgustermomeeter) seade, mis mõõdab kiirgusenergiat ja kasutab vastava temperatuuri väljendamiseks elektrisignaali väljundit.
Infrapunatermomeetrid võib üldiselt jagada neljaks osaks: optiline süsteem, infrapunadetektor, signaalitöötlusosa ja kuvari väljundosa.
1 Optiline süsteem
Optiline süsteem on infrapuna termomeetri oluline osa. Selle põhifunktsioonid on: kiirgusenergia konvergents, mõõdetavale sihtmärgile sihtimine, termomeetri vaatevälja määramine ja termomeetri sisemuse teatud tihendusefekt.
2 infrapunadetektorit
Infrapunadetektor on infrapunatermomeetri põhiosa. Infrapunadetektor võtab läbi objektiiviläätse vastu mõõdetava objekti kiirgusenergia, muundab kiirgusenergia elektrisignaaliks ja lõpuks saab mõõdetava objekti pinnatemperatuuri järgneva töötlemise teel.
3 Signaali töötlemine
Infrapunadetektor muundab infrapunakiirguse elektrisignaaliks, mis saadetakse signaalitöötlusosale ning sisestatakse eelvõimendi ja A/D muunduse kaudu mikroprotsessorisse. Samal ajal sisestatakse mikroprotsessorisse ka ümbritseva õhu temperatuuri kompensatsioonisignaal, mida mikroprotsessor lineariseerib. Pärast töötlemist, keskkonnakompensatsiooni ja emissiooni korrigeerimist saadakse korrigeeritud väljundsignaal.
4 ekraani väljundit
Praktilistes rakendustes kasutatakse protsessori edastatavat temperatuurisignaali kahel viisil: üks on selle kuvamine läbi ekraani; teine on temperatuurisignaali saatmine tööstuslikule juhtimissüsteemile, et realiseerida tootmisprotsessi juhtimine, ja selle samaaegseks kasutamiseks on ka kaks võimalust.
Erinevat tüüpi termomeetrid võivad kuvada reaalajas väärtust, maksimaalset väärtust, minimaalset väärtust, keskmist väärtust, erinevust ning kuvada ka emissioonimäärangu väärtust, häireseade väärtust jne. Pärast tarkvara töötlemist saab see kuvada ka temperatuurikõverat, soojuskaarti jne. Kõige sagedamini kasutatavad termomeetrid on 0-20mA või 4-20mA vooluväljund. Kui on vaja pingesignaali, saab voolusignaali ka teisendada ja skaleerida.
Infrapuna termomeetri valik
Tööstuslikes rakendustes on püromeetri ja mõõdetud sihtmärgi vahel sageli mõni meedium, mis võib nõrgendada või isegi täielikult blokeerida mõõdetava sihtmärgi pinnaenergia kiirgust ning püromeeter suudab mõõta ainult sihtmärki, mida ta "näeb". Meie tavaliselt kasutatavad fikseeritud termomeetrid hõlmavad peamiselt järgmisi kategooriaid:
① Lairibatermomeeter või lairibatermomeeter, selle spektraalreaktsiooni ulatust piirab optiline süsteem, mida kasutatakse peamiselt madala temperatuuri mõõtmiseks ja mis on varustatud laia spektraalreaktsioonivahemikuga detektoriga.
② Valige ribatermomeeter, selle vastuse lainepikkust piirab filter ja detektori reaktsiooniriba saab valida vastavalt rakenduse vajadustele.
③ Lühilaine termomeeter võib emissiooni muutumisel mõõtmisviga vähendada. Siin mainitud lühilaine on suhteline ja see võib olla lainepikkus 0,6 μm temperatuuril 1500K või lainepikkus 3 μm temperatuuril 300K.
④ Kolorimeetrilistel termomeetritel, tuntud ka kui kahevärvilistel termomeetritel, on paremad mõõtmistulemused, kui neid kasutatakse "väga määrdunud keskkonnas".
Termomeetri valikul on termomeetri täpseks valikuks lisaks nõutavale temperatuurivahemikule väga olulised ka termomeetri kaks parameetrit "temperatuuri muutuse protsent" ja "emissioonimuutuse protsent":
① Termomeetri temperatuurimuutuse protsent viitab objekti väljundväärtuse muutumisele temperatuurimuutuse tõttu. Infrapunatermomeetrite puhul, mida suurem on temperatuurimuutuse protsent, seda suurem on selle tundlikkus.
② Emissiivsuse muutuse protsent viitab instrumendi väljundväärtuse muutumisele, kui mõõdetud sihtmärgi kiirgusvõime muutub. Kuna terasplaadi kiirgusvõime muutub terase valtsimise käigus teatud vahemikus teatud lainepikkusel ja temperatuuril juhuslikult, ei ole kiirgusvõime muutusest põhjustatud termomeetri väljundväärtuse muutus sihtmärgi tegelik temperatuurimuutus. Seetõttu on vaja reguleerida ka emissioonimuutuse protsenti.
