双波长红外辐射高温计的性能比较

　　威廉姆逊双波长红外高温计和一般工业双色高温计都是基于黑体在两个不同波长(λ1,λ2)下的辐射功率的比值与温度的关系进行测温的,测量相邻两波长的辐射能量,通过比值计算消除干扰,获得温度值。由于威廉姆逊双波长红外高温计在传感器的结构原理、波长选择及抗干扰能力的算法等方面有自己独特的专利技术,因此该产品具有测量精度高、长期稳定性好和抗干扰能力强等特点。

　　1　传感器的结构

　　两种高温计传感器的结构如图1所示。

　　检测器的性能不可能做到完全一致,所以环境条件的变化会引起一定的误差,且不易修正。从图2中也可以看出,辐射能量在经过上层检测器的过滤衰减90%后才到达下层检测器(这也是信号稀释因子η值低的一个重要因素),从而降低了传感器的精度和灵敏度。美国威廉姆逊的斩波形双波长传感器的设计克服了上述的缺点,将两个滤光片安装在同一个调制盘上,被测物体辐射的能量被调制成两个波长(λA&λB可根据应用条件任意选择)下的单色辐射能量,交替地投射到单一的检测器上,检测器将红外辐射能量转变成电信号(VA&VB)输出到比例运算电路,从而获得只与温度有关的信号。

　　2　信号稀释因子η

　　在实际应用中,测量光路中会存在着各种干扰介质,如烟雾、水雾、蒸汽、粉尘、氧化层、不干净的视窗或者机械障碍,致使传感器接受到的能量衰减。一般红外高温计对这些干扰介质都进行了补偿,不同厂家的红外高温计有不同的补偿能力,即补偿系数。我们把这个补偿系数称之为信号稀释因子η,它表示当传感器能够提供精确读数的同时能承受干扰介质所产生的最大衰减比。例如:η=500：1表示传感器在测量光路中无干扰介质时正常检测到的能量为500,当因测量光路中存在着干扰介质致使传感器检测到的能量衰减到1时,传感器还能提供精确的读数。传感器的信号稀释因子η越高,其抗干扰能力就越强。图3对威廉姆逊双波长红外高温计与工业双色高温计的信号稀释因子η进行了比较。可以看出,在传感器测量范围不同的测量段其η值是不同的。一般普通工业双色高温计在量程的上限η值最大25：1,即说明传感器在量程的上限接受到的能量衰减95%还能保证测量精度。而威廉姆逊双波长传感器在整个量程内任意点能量衰减95%都能保证精度,即使当量程上限的η值为1500：1,也就是能量衰减99·9%也能保证传感器的测量精度。因此,威廉姆逊双波长传感器具有较强的抗干扰能力。

　　3　波长选择

　　在红外辐射测温应用中,影响温度测量精度最重要的干扰介质是水蒸汽或水膜,所以在红外辐射测温仪的波长选择时主要考虑的是红外光对水的透过率。图4示出了红外光对水的透过特性。