LT-0 非接触式红外温度传感器，非接触红外测温仪

KZ系列红外测温仪 中文使用手册 IR- 目 录 1 介绍 …………………………………………………………………… 1 2 技术数据 ……………………………………………………………… 1 2.1 基本性能 ………………………………………………………… 1 2.2 光路图 …………………………………………………………… 2 3 工作原理 ……………………………………………………………… 2 4 信号处理 ……………………………………………………………… 4 5 拆包 …………………………………………………………………… 5 6 安装 …………………………………………………………………… 5 6.1 机械安装 ………………………………………………………… 5 6.2 电气安装 ………………………………………………………… 5 6.3 发射率设置 ……………………………………………………… 6 7 维护 …………………………………………………………………… 7 7.1 空气吹扫器 ……………………………………………………… 7 7.2 供水系统 ………………………………………………………… 7 7.3 光学元件清洁 …………………………………………………… 7 7.4 固定设备 ………………………………………………………… 8 7.5 内部连接线 ……………………………………………………… 8 7.6 存储 ……………………………………………………………… 8 8 支架和附件……………………………………………………………… 8 8.1 安装支架 ………………………………………………………… 8 8.2 水冷却套 ………………………………………………………… 9 8.3 空气吹扫器 ……………………………………………………… 9 8.3.1 空气处理设备………………………………………………… 10 8.4 瞄准管…………………………………………………………… 11 9 保修 …………………………………………………………………… 11 A1 EMC 认证 …………………………………………………………… 12 A2 如何确定物体的发射率 ………………………………………………12 A2.1 典型发射率 ……………………………………………………13 A2.2 金属-典型发射率 ………………………………………………14 A2.3 非金属-典型发射率 ……………………………………………17 1 介绍 红外测温仪测量物体表面的温度而无须接触物体。是根据物体的红外 辐射原理计算出物体的表面温度。红外测温仪的zui大特点是无需接触即 可测量物体的温度。因此，它可以方便地测量难以接近或移动的目标温 度。 提示：使用之前仔细阅读此手册。 生产商保留在技术进步时改变产品参数的权利。 2 技术数据 2.1 基本性能 •温度段 LT-0 0~500℃ MT- •精度 ±1%或±2℃（取大者）（23℃±5℃） •重复精度 ±1%或±1℃（取大者）（23℃±5℃） •响应时间 30ms (95%) •发射率 预置 0.95 •环境温度 -10 ~ 60℃(无冷却) •存储温度 -20 – 80℃ •模拟输出 4~20mA 两线制电流输出，zui大负载 750Ω •环境等级 IP65（NEMA-4） •电源 24 VDC •尺寸/重量 M18×1，长 135mm，350g 2.2 光路图 下面的光图表明测量点的直径依赖于被测目标与探头之间的距离，测量点的尺寸参考 90％的辐射能量。 3 工作原理 3.1 红外基本原理 任何物体都有红外辐射，辐射强度随着温度的变化而变化，红外测温使用的热辐射中的波长范围为 1μm－20μm。 物体的辐射强度取决于物体的材料，我们用一个已知的常数来描述各种材料发射红外辐射的特性，这就是发射率（参考发射率表）。 3.2 基本单元 红外测温仪是一种光电子传感器，它接收红外辐射并将其转化成可测量的电信号，主要包括以下组件： •透镜 •光谱滤波器 •探测器 •电子线路（放大器/线性化/信号处理） 透镜的规格决定了红外测温仪的光路，用距离与光斑大小的比来表示这一特性。 光谱滤波器选择与测温相关的波谱范围，探测器与电子线路一起将红外辐射能量转变成电信号。仪器接收到的信号是转换以后的电子信号， 并不是测量物体的线性温度。电子信号是通过内置在微处理器的电路完 成，它可以产生 4~20mA 的线性电流。 CI 系列红外测温仪采用了一体化模块结构来保证仪器能够适合各种 不同的测量要求。模块化结构易于添加、替换和区域选择，同时也简化 了瞄准，修理和校准操作。 3.2.1 光学系统 探测器被放置在高质量的透镜焦距以内，透镜可以在探测器的表面成像。探测器的工作面积决定了视场的大小。 3.2.2 探测器 探测器是将光信号转换成电信号的器件，是红外测温仪的核心部件。探测器与电子线路一起将红外辐射能量转变成电信号，电信号经过处理 后输出。可能导致错误输出的常见原因： •测量物体的尺寸太小，例如无法覆盖测量区域。 •烟雾、灰尘或蒸汽阻碍了光路。 •在操作过程中视窗不清洁。 •物体发射率发生了变化（由于合金表面环境发生了变化）。 信号衰减的主要原因有以下几个方面： •物体的发射率较低。 •测量物体太小而不能达到视场区域要求。 •由于烟雾、蒸汽、灰尘和不洁视窗造成的阻碍。 3.2.3 输入系统 它是红外测温仪的重要的部分，要能够把探测器连接到微控制器。 3.2.4 微控制器 必须能够进行控制红外测温仪的各种功能，要具有快速，低吸收率，一体化记忆和系列连接等特点。 CI 系列产品采用了带有内部重写功能 FLASH 记忆的 RISC 处理器。 2 3 3.2.5 输出系统模块的中心部分是一个 D/A 转换器，从而把微控制器获得的温度信 号转化为电流信号。在测量范围内红外测温仪的输出是两线制 4~20mA 的线性输出。 3.2.6 电源供给系统 内置的测温仪电源电路把电流（12~32Vdc）连接到所有的模拟或数字电路中。 4 信号处理 当红外测温仪应用于在线测量系统时，其信号将可能受到很大的影 响，信号处理功能的运用，有利于再现目标的真实温度。 LT 系列红外测温仪可以在工厂预置平均值保持功能。 5 拆包产品包装包括： •主机 1 个 •安装螺母 2 个 •操作手册 1 本 请仔细核对各物件，并注意主机上的型号是否与你选购的一致，同时记下主机的系列号，这对于售后服务等是非常有意义的。 6 安装 6.1 机械安装 LT 系列易于安装，圆柱不锈钢主机轴外部有螺纹（为 M18×1），使 用所配安装螺母，可以与匹配部件进行快速连接。以下步骤会对您安装 LT 系列红外测温仪有所帮助。 • 发射率预置 0.95，测温范围根据你所选定的型号而定。如果你需 要调节发射率，可以选用本公司的专用智能数控仪。 • 如果必要，连接全部附件（空气吹扫器、支架、瞄准管等），把 红外测温仪固定在安装系统上。 • 将信号输出线与你的数据显示或采集系统连接好，务必注意性。 • 将仪器瞄准测量目标。参照第 2 节有关目标大小与测量距离 的关系，确保被测目标大于光斑直径。 警告：严禁安装在环境温度高于 60℃并且没有充足的冷却设备的空间。 6.2 电气安装 被测目标的温度信号通过转换、放大和内置电子线性处理转化为 4~20mA 的模拟信号输出。标准配置为 1 米屏蔽多股电缆，电缆定义如下：功能＋mA 信号输出－mA 信号输出屏 蔽该系列红外测温仪采用 4~20mA 环路电流输出方式，其与显示器或 控制器的连接，有以下两种典型应用（连接法）： 4 5 7 维护 任何一款 LT 系列产品都按照标准进行校验，仪器在使用一段时间以 后，要进行周期性的校验，校验周期由各用户根据自己的实际情况决定。 LT 系列产品采用成熟的模拟和数字处理技术，所有的维修操作必须由专 业人员完成，本公司提供的维护指导和操作规范，如有需要请和 我们联系。为了确保仪器正常工作，光学镜头必须保持清洁并且不能超过工作 温度。维修部门必须通过对冷却系统和清洁系统进行周期性检测的方式 来保证仪器的工作环境。 如果你需要延长电缆，可以直接将标配电缆加长，电缆的要求如下： •建议使用双芯屏蔽电缆 •电缆的截面积：当延长线在 250m 以内时，0.2mm2（铜） 当延长线达到 650m 时，0.5mm2（铜）警告：不要将信号电缆靠近电磁场源（如电动机、大功率电缆、电 焊机等），如果必要可使用金属套管。 6.3 发射率设置红外测温仪的发射率预置 0.95，使用本公司的 GD 智能数控仪，可 以对红外测温仪的发射率进行设置，设置范围 0.01~1.00。 GD 系列智能数字显示控制仪，可以接收电流、电压、热电偶、热 电阻等多种输入信号，可以为常规的传感器提供＋24VDC 工作电源，具 有高低温报警功能。GD 智能数控仪更具有峰值处理等功能。 6 7.1 空气吹扫器 •空气清洁过滤设备必须进行周期性的检测。 •建议每天检查一次，也可以按照经验确定一个合理的检测时间。 •如果光学系统超过了工作允许的zui高温度，必须经过本公司重新 校正。 •空气吹扫器必须的进行检测，因为非纯净空气的扩散会造成 测量阻碍。如果发生这种情况，气流会变得不均匀，同时，镜头上会出 现灰尘颗粒。 •以上情况通过压缩空气推动清洁剂的方式解决，然后进行干燥操 作。一个高质量的空气过滤器可以避免这些问题的发生。 7.2 供水系统 •根据经验检验水流大小，先每天检查一次，在系统运行正常以 后可以每周检查一次。 •检查红外测温仪温度，确保温度足够高从而防止冻结的发生。一 旦水发生了冻结，通过缓慢加热便可以解决。 • 如果红外测温仪由于缺水或水流间断的原因超过了工作温度，必 须经过本公司重新校正。 7.3 光学镜头清洁 •如有必要，从支架上取下红外测温仪。 7 •如有必要用软布擦拭镜头，并重新安装红外测温仪。 使用空气吹扫器可保持镜头的清洁。 7.4 固定设备 验证设备情况正常，没有发生损坏，间隙合理，安装稳固。 7.5 内部连接线 验证工作状态良好，没有任何损坏，间隙合理。同时验证显示器和信号采集器之间连接正常。 7.6 存储原始包装状态储存，温度范围-20~80℃，湿度小于 90%，不结露。 8 支架和附件 这一节介绍测量系统的配件，本公司可以提供特殊的配置和固定系 统来满足各种要求。研发部门乐意帮您用的方法解决问题。 8.1 安装支架 当测温仪安装在标准环境条件下时，可以不需要任何的冷却和镜头清洁设备，测温仪可以直接按照您的要求安装。 使用安装支架可以帮助您进行定位。 8.1.1 二维可调安装支架 8.1.2 三维可调安装支架 8.2 水/气冷却套 当仪器安装在一个很高的温度环境时，使用冷却装置是非常必要到。使用清洁的水可以防止堵塞，从而保证仪器安全工作。 重要提示： 当足以使仪器正常工作情况下不要使用太冷的水，有一个低的水流以保持提供的温度高于高温高湿天气的露点是明智 的选择；当使用空气冷却时，测温仪可以在环境温度不高于 120℃情况下正常 工作。水冷时，环境温度应低于 175℃。冷却系统必须做到以下防范： • 流出的水/气必须保证畅流，以便控制流速和水温；气流量以 1.4~2.5 8 9 升/秒，水流量以 1.0~2.0 升/分，水温以 10℃~30℃为宜。 • 用一个测温装置来控制水温是非常有效的。 注意：在系统环路中，使用低水流报警装置。在安装之前，仔细检查装置与相关资料，以确定恰当的安装距离 和测温视场。 8.3 空气吹扫器 空气吹扫器可以消除探头前面的烟雾和水汽，保持镜头清洁，在必要的情况下也可以用于测温仪的冷却。 探头用空气吹扫器 冷却套用空气吹扫器 要求使用纯净空气以防止灰尘在镜头聚集，任何颗粒的扩散都会影响气流的流动特性，从而造成不清洁空气接触镜头。空气系统必须进行 周期性检查，并强烈建议添加空气过滤系统。本公司可以提供空气过滤系统应用于现场空气管，需要在 10bar 压力 下干燥和清洁空气。如果压缩空气网不能使用，可以使用排风扇生成系 统。根据实际情况，有时需要使用气流来冷却测温仪，对于空气吹扫器， 气体流量在 0.5~1.5 升/秒。重要提示： •当使用空气吹扫器后必须进行清洁和干燥，散射产生的层流气流 可以保证镜头清洁。如果空气不清洁，就会造成油污或灰尘在镜头聚集。 •当测量炉内温度时，不要使用来自炉内和风扇的空气，炉内的空 气具有较大差别，作用在测温仪上的压力也达不到清洁和冷却的要求。 8.3.1 空气处理设备 空气还原和过滤组合包含以下部分。 •一个截流阀（1/8） •一个带过滤装置的空气减压器。 •一个油过滤器。 •一个压力计（0~10bar）。 有两种不同的气流控制设备可以使用。 1） 对于低流量型：只要求使用空气吹扫器时。 2） 对于高流量型：要求用气冷来代替水冷的。 8.4 瞄准管 当被测目标被烟雾或火焰等遮挡时，建议使用瞄准管，并与空气吹扫器同时使用。这有助于保证测温仪与被测目标之间有一个良好的能量 传输路径。 9 保修 本公司保证产品在原料和制造过程中没有缺陷。如果出现工作异常 情况，请在保修期内交于本公司进行维修，如果证明仪器存在缺陷，我 们将提供维修或替换服务。但由用户本身造成的损坏（如错误 操作，不恰当接触，工作环境不符合设计要求，错误维修和非校正 等）不属于保证范围之内。当有证据表明仪器已经被调节或被腐蚀过度 造成损坏，以及由于电、热、水或震动所造成的损坏不适用于保修条款。 公司对使用错误或超出本公司设计工作范围的操作造成的损坏不承担责 任。此条款只适用于原始购买，需要提供原始发票副本，有时需要支付 小额服务费用。邮寄所需的运费、保险费用由用户承担，同时要使用合适的包装以 避免运输过程中发生损坏。 10 11 A1 EMC 认证本产品符合 89/336/CEE 电磁兼容性要求和以下标准： EN50082-2（3/95） IEC 1000-4-2 / IEC 1000-4-4 / IEC 1000-4-11 ENV50140 – ENV50141 – ENV50204 EN55001 A2 如何确定物体的发射率 物体向外发射的红外辐射强度取决于这个物体的温度和这个物体表 面材料的辐射特性，我们用发射率（ε-Epsilon）这个参数描述物体向外 辐射能量的能力。发射率的取值范围可以从 0 到 1.0。我们通常说的“黑 体”是指发射率为 1.0 的理想辐射源，而镜子的发射率一般为 0.1。如果 用红外测温仪测量温度时选择的发射率过高，测温仪显示的温度将低于 被测目标的真实温度——假设被测目标的温度高于环境温度。低发射率（反光表面）物体由于其他外辐射的干扰或背景目标（火 焰、加热系统、耐火材料）而造成测量误差，在这种情况下减小测量误 差，要非常仔细的安装并且保护探头避开反射的辐射源。 确定物体的未知发射率可遵从以下步骤： 1. 先用热偶或接触式探头测出被测物体的真实温度，然后用红外测温 仪测量该物体，调节发射率，直到显示值与物体的真实温度一致。 2. 如果你所测量的温度达到 260℃，你可以将一个特殊的塑料粘贴片置 于被测物体上，使其与被测物体充分接触，将红外测温仪的发射率设置成 0.95，测出塑料粘贴片的温度，然后测量塑料粘贴片以外区域的温度， 调节发射率使显示值和塑料粘贴片的温度一致。 3. 将被测物体的一部分表面用发射率为 0.98 的黑颜料涂平，将红外测温 仪的发射率调为 0.98，测出该部分的温度，然后测量相邻边缘的温度 并调节发射率直到显示值与刚才测量的温度一致。 A2.1 典型发射率 当上面提到的方法都不能帮助你确定某物体的发射率时，你可以使用下面给出的发射率表。这只是平均值，实际材料的发射率取决于下列因素： 1. 温度 2. 测量角度 3. 表面的几何形状 4. 材料厚度 5. 材料的表面结构(抛光，氧化，粗糙，喷沙)。 6. 测量的光谱范围 7. 透射率（比如薄膜） 12 13 A2.2 金属-典型发射率 材料 发射率 A2.2 金属-典型发射率(续 1) 材料 发射率 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 铝 铁 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 生锈 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 铸铁 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 黄铜 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 抛光 0.3 0.3 0.3 锻铁 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 铬 0.4 0.4 0.03-0.3 0.03-0.3 0.02-0.2 铅 铜 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 镁 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 钼已氧化 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 蒙乃尔铜-镍合金 0.3 0.2-0.6 0.1-0. 5 0.1-0.5 0.1-0.14 喷砂 0.3-0.4 0.3-0.6 0.3-0.6 0.3-0.6 0.3-0.6 电抛光 0.2-0.5 0.25 0.15 0.15 0.15 14 15 A2.2 金属-典型发射率(续 2) 材料 发射率 A2.3 非金属-典型发射率 材料 发射率 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 镍 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 沥青 0.95 0.95 电解 0.2-0.4 0.1-0.3 0.1-0.15 0.1-0.15 0.05-0.15 玄武岩 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 金刚砂 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 锡（未氧化） 0.25 0.1-0.3 0.05 0.05 0.05 钛 砂砾 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 钨 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 锌氧化 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 橡胶 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 为使表面温度测量更加准确，应注意以下几点：? 使用测量温度的仪器确定物体的辐射率。? 将物体遮盖起来避免反射。? 对于温度较高的物体应使用波长尽可能短的仪器。? 低于半透明材料例如塑料薄片或玻璃，其背景颜色应尽可能均匀， 温度也应低于被测物体。 18