鉄鋼圧延生産における赤外線温度計の応用
赤外線温度計の構成
赤外線放射温度計としても知られる赤外線温度計は、物体に含まれるエネルギーから生じる物体の電磁放射を測定することによって、測定対象物の温度を決定します。 産業用途では、可視光の短波長から最大 20 μm までの赤外光に及ぶ赤外線放射に関心があります。 したがって、赤外線温度計（放射温度計）は、放射エネルギーを定量化し、電気信号出力を使用して対応する温度を表す装置です。
赤外線温度計は一般的に光学系、赤外線検出器、信号処理部、表示出力部の4つの部分に分かれます。
1 光学系
光学系は赤外線温度計の重要な部分です。 その主な機能は、放射エネルギーの収束、測定対象への照準、温度計の視野の決定、および温度計の内部への一定の密閉効果です。
2 赤外線検出器
赤外線検出器は赤外線温度計の中核部分です。 赤外線検出器は、対物レンズを通して測定対象物の放射エネルギーを受け取り、その放射エネルギーを電気信号に変換し、その後の処理を通じて最終的に測定対象物の表面温度を取得します。
3 信号処理
赤外線検出器は赤外線を電気信号に変換し、信号処理部に送られ、プリアンプ、A/D変換を経てマイクロプロセッサに入力されます。 同時に、周囲温度補償信号もマイクロプロセッサに入力され、マイクロプロセッサによって線形化されます。 処理、環境補正、放射率補正を経て、補正された出力信号が得られます。
4 ディスプレイ出力
実際のアプリケーションでは、プロセッサによって提供される温度信号は 2 つの方法で使用されます。1 つはディスプレイを通じて表示することです。 もう 1 つは、温度信号を産業用制御システムに送信して生産プロセスの制御を実現するもので、同時に使用する 2 つの方法もあります。
さまざまなタイプの温度計は、リアルタイム値、最大値、最小値、平均値、差分を表示でき、放射率設定値、警報設定値なども表示できます。ソフトウェア処理後、温度曲線、ヒートマップなども表示できます。最も一般的に使用される温度計は、0-20mA または 4-20mA の電流出力です。 電圧信号が必要な場合は、電流信号も変換およびスケーリングできます。
赤外線温度計の選択
産業用途では、高温計と測定対象物の間に媒体が存在することが多く、これにより測定対象物の表面エネルギーの放射が弱められたり、完全に遮断されたりする可能性があり、高温計は「見える」対象物しか測定できません。 当社で一般的に使用される固定温度計には、主に次のカテゴリが含まれます。
① 広帯域温度計、または広帯域温度計は、そのスペクトル応答範囲が光学システムによって制限されており、主に低温の測定に使用され、広いスペクトル応答範囲を持つ検出器を備えています。
② バンド温度計を選択します。その応答波長はフィルターによって制限され、検出器の応答帯域はアプリケーションのニーズに応じて選択できます。
③ 短波温度計は放射率変化時の測定誤差を軽減できます。 ここで言う短波とは相対的なもので、温度 1500K で波長 0.6 μm、温度 300K で波長 3 μm になります。
④ 比色温度計は二色温度計とも呼ばれ、「非常に汚れた雰囲気」で使用するとより良い測定結果が得られます。
温度計の選択では、必要な温度範囲に加えて、温度計の 2 つのパラメータ「温度変化率」と「放射率変化率」も、温度計を正確に選択するために非常に重要です。
① 温度計の温度変化率とは、温度変化による対象物の出力値の変化を指します。 赤外線温度計の場合、温度変化の割合が大きいほど感度が高くなります。
② 放射率変化率とは、測定対象物の放射率が変化したときの本器の出力値の変化を指します。 鋼板の輻射率は、鋼の圧延過程において、ある波長および温度において、ある範囲内でランダムに変化するため、放射率の変化による温度計の出力値の変化は、対象物の実際の温度変化ではありません。 したがって、放射率変化率も調整する必要がある。
