Infrapunalämpömittarin käyttö teräsvalssaustuotannossa
Infrapunalämpömittarin koostumus
Infrapunalämpömittarit, jotka tunnetaan myös nimellä infrapunasäteilylämpömittarit, määrittävät mitattavan kohteen lämpötilan mittaamalla kohteen sähkömagneettista säteilyä, joka tulee kohteen sisältämästä energiasta. Teollisissa sovelluksissa huolehdimme infrapunasäteilystä, joka ulottuu näkyvän valon lyhyemmiltä aallonpituuksilta infrapunavaloon aina 20 μm asti. Siksi infrapunalämpömittari (säteilylämpömittari) on laite, joka mittaa säteilyenergiaa ja käyttää sähköistä signaalia vastaavan lämpötilan ilmaisemiseen.
Infrapunalämpömittarit voidaan yleensä jakaa neljään osaan: nimittäin optiseen järjestelmään, infrapunatunnistimeen, signaalinkäsittelyosaan ja näytön lähtöosaan.
1 Optinen järjestelmä
Optinen järjestelmä on tärkeä osa infrapunalämpömittaria. Sen päätoiminnot ovat: säteilyenergian konvergenssi, kohdistaminen mitattavaan kohteeseen, lämpömittarin näkökentän määrittäminen ja tietty tiivistysvaikutus lämpömittarin sisäpuolelle.
2 infrapunatunnistinta
Infrapunailmaisin on infrapunalämpömittarin ydinosa. Infrapunatunnistin vastaanottaa mitatun kohteen säteilyenergian objektiivin läpi, muuntaa säteilyenergian sähköiseksi signaaliksi ja lopulta saa mitatun kohteen pintalämpötilan myöhemmän käsittelyn kautta.
3 Signaalinkäsittely
Infrapunailmaisin muuntaa infrapunasäteilyn sähköiseksi signaaliksi, joka lähetetään signaalinkäsittelyosaan ja syötetään mikroprosessoriin esivahvistimen ja A/D-muunnoksen kautta. Samalla ympäristön lämpötilan kompensointisignaali syötetään myös mikroprosessoriin, jonka mikroprosessori linearisoi. Käsittelyn, ympäristökompensoinnin ja emissiivisyyskorjauksen jälkeen saadaan korjattu lähtösignaali.
4 näyttölähtöä
Käytännön sovelluksissa prosessorin antamaa lämpötilasignaalia käytetään kahdella tavalla: toinen on näyttää se näytön kautta; toinen on lähettää lämpötilasignaali teolliseen ohjausjärjestelmään tuotantoprosessin ohjauksen toteuttamiseksi, ja on myös kaksi tapaa käyttää sitä samanaikaisesti.
Erityyppiset lämpömittarit voivat näyttää reaaliaikaisen arvon, maksimiarvon, vähimmäisarvon, keskiarvon, eron ja voivat myös näyttää emissiivisyysasetusarvon, hälytyksen asetusarvon jne. Ohjelmistokäsittelyn jälkeen se voi myös näyttää lämpötilakäyrän, lämpökartan jne. Yleisimmin käytetyt lämpömittarit ovat 0-20mA tai 4-20mA virtalähtö. Jos jännitesignaalia tarvitaan, virtasignaali voidaan myös muuntaa ja skaalata.
Infrapunalämpömittarin valinta
Teollisissa sovelluksissa pyrometrin ja mitatun kohteen välissä on usein väliaineita, jotka voivat heikentää tai jopa kokonaan estää mitattavan kohteen pintaenergian säteilyn, ja pyrometri pystyy mittaamaan vain "näkemäänsä" kohdetta. Yleisesti käytetyt kiinteät lämpömittarimme sisältävät pääasiassa seuraavat luokat:
① Laajakaistalämpömittari tai laajakaistalämpömittari, jonka spektrivastealuetta rajoittaa optinen järjestelmä, jota käytetään pääasiassa matalan lämpötilan mittaamiseen ja joka on varustettu ilmaisimella, jolla on laaja spektrivastealue.
② Valitse kaistalämpömittari, sen vasteaallonpituutta rajoittaa suodatin ja ilmaisimen vastekaista voidaan valita sovelluksen tarpeiden mukaan.
③ Lyhytaaltolämpömittari voi vähentää mittausvirhettä, kun emissiokyky muuttuu. Tässä mainittu lyhyt aalto on suhteellinen, ja se voi olla aallonpituus 0,6 μm lämpötilassa 1500K tai aallonpituus 3 μm lämpötilassa 300K.
④ Kolorimetriset lämpömittarit, jotka tunnetaan myös nimellä kaksiväriset lämpömittarit, saavat paremmat mittaustulokset, kun niitä käytetään "erittäin likaisissa olosuhteissa".
Lämpömittarin valinnassa vaaditun lämpötila-alueen lisäksi lämpömittarin kaksi parametria "lämpötilan muutosprosentti" ja "emissiivisyysmuutosprosentti" ovat erittäin tärkeitä lämpömittarin tarkan valinnan kannalta:
① Lämpömittarin lämpötilan muutosprosentti tarkoittaa kohteen lähtöarvon muutosta lämpötilan muutoksesta johtuen. Infrapunalämpömittarien herkkyys on sitä suurempi, mitä suurempi on lämpötilan muutosprosentti.
② Emissiivisyyden muutosprosentilla tarkoitetaan laitteen lähtöarvon muutosta, kun mitatun kohteen emissiivisyys muuttuu. Koska teräslevyn emissiokyky muuttuu satunnaisesti tietyllä alueella tietyllä aallonpituudella ja lämpötilassa teräksen valssausprosessin aikana, ei emissiivisyyden muutoksen aiheuttama lämpömittarin lähtöarvon muutos ole kohteen todellinen lämpötilan muutos. Siksi on myös tarpeen säätää emissiivisyysmuutosprosenttia.
