FIR系列光纤红外测温仪使用说明书.doc

FIR系列光纤红外测温仪使用说明书 FIR100系列单色光纤测温仪 FIR200系列双色光纤测温仪陕西瑞光自动化仪表有限公司地址：西安市雁翔路99号交大科技园开元孵化器3A楼电话83396038 传真编：710054 Http/:光纤红外测温仪使用说明书一、 概述FIR系列光纤红外测温仪是一种结合红外测温技术和光纤传感技术、实现高精度、高重复性、快速响应、非接触测量的新型测温仪器。它由小型、固定焦距的光学探头，具有柔性不锈钢保护套的传光光缆，带有微型计算机的电子模块和信号传输电缆等组成。被测物体的红外辐射经光学探头透镜汇聚到光纤前端，通过光纤传输及红外滤光片过滤后的红外能量，被红外探测器接收并转换成相应的电信号，此电信号经电子线路的放大和微型计算机处理后以标准的信号输出和显示。图1：产品组成FIR系列光纤红外测温仪具有以下特点： 通过光纤传输红外能量，使光学探头与电子模块电隔离，信号处理单元受环境影响降至最小，有效的提高了产品抗电磁干扰能力，可在恶劣的环境下使用，特别适合在中高频感应加热设备等强电磁场环境下使用，性能稳定可靠； 光学探头耐温高达200，可以安装在环境温度较高的场合； 光学探头尺寸小，可安装在其它红外测温仪无法安装的场合； 具有多种光学探头和探测器适用于不同的应用现场，为用户提供多种组合方式； 多种线性输出，可与各类控制仪表、记录仪、计算机测控系统连接； 非接触测温极大的提高了仪器使用寿命，一般为高温热电偶的上百倍； 响应速度快，可达毫秒量级，可测量快速移动物体的表面温度。该系列产品可广泛应用于冶炼、铸造、轧钢、煅造、粉末冶金、化工、玻璃加工、陶瓷、中频感应加热、焊接等行业。FIR系列光纤红外测温仪分为单色和双色两大系列，它们分别采用单色和双色测温模式。 单色模式标准温度测量，是用一个波段的红外能量确定目标温度。用单色模式测量温度时，目标与传感头之间不应有阻碍物，包括固体、灰尘和水蒸汽。单色模式要求目标充满视场。在此情况下，背景的温度可高于目标温度。 双色模式用两个不同波段的红外能量的比值确定目标温度。双色模式适合测量部分目标被其它物体或观测窗遮挡，或者被灰尘、烟雾、大气中的水蒸汽遮挡时。双色模式也可用于测量目标没有完全充满视场时的温度，但背景必须比目标温度低。单色测温和双色测温的详细说明及特点参见附录A。二、 型号说明2.1 单色光纤红外测温仪型号说明FIR100 表1FIR100单色光纤测温仪输出瞄准光纤长度距离系数温度范围项定义： 项定义： 项定义： 项定义：S：标准型420mA输出 X：1.5米 1：DS=501 A：3001300M：通讯型 Y：3米 2：DS=1001 B：6001800R：继电器输出 Z：5米 C：10003000项定义： L：激光瞄准 2.2 双色光纤红外测温仪型号说明FIR200 表2FIR200双色光纤测温仪输出光纤长度距离系数温度范围项定义： 项定义： 项定义： 项定义：S：标准型 X：1.5米 1：DS=501 A：7001400M：通讯型 Y：3米 2：DS=1001 B：8001800R：继电器输出 Z：5米 C：10003000 示例：FIR100SLX-1A 表示该产品是测温范围为 3001300，距离系数501，光纤长度为1.5米，同轴激光瞄准，信号输出为420mA的单色光纤红外测温仪。三、 技术参数3.1 测温范围光纤红外测温仪测温范围,参见上页每种型号的测温范围3.2 测量精度 ： (0.5t) ( t为测量范围上限值 )3.3 重复精度：1C3.4 温度分辨率 显示温度分辨率 1C RS485输出温度分辨率 1C 420mA输出温度分辨率 1C3.5 响应时间：小于100ms3.6 发射率（单色）：0.101.00数字可调，步长0.01坡度（双色）：0.850-1.150数字可调，步长0.0013.7 测温方式 最大值（MAX）、平均值（AVG）、瞬时值（TEM）3.8 输出方式 420mA模拟输出最大回路阻抗500 W RS485数字输出波特率：9600数据格式：1位起始位、8位数据位、无奇偶校验、1位停止位 继电器输出两组输出30V/ 2A，响应时间小于3ms 。3.9 光纤长度 标准配置1.5米，可选3米、5米。3.10电源24VDC，(20%)，500mA3.11功耗标准型和通讯型最大50mA带激光瞄准最大200mA带继电器输出最大100 mA3.12环境温度光学探头：0-+200 电子模块：-10-+603.13环境湿度：90%RH3.14存储温度：-30-+853.15 距离系数图2：1型探头距离系数图3：2型探头距离系数四、 产品组成4.1 光学探头光学探头由光学透镜、光纤和不锈钢外壳组成。图4：1型光学探头尺寸图5：2型光学探头尺寸4.2 光缆光缆由不锈钢防护套保护光纤束。 光缆最小弯曲半径：40mm光缆外径：9 mm温度额定值：0200C注意：光缆和探头是一体的，在现场不可更换。4.3 电子模块电子模块由光纤、光纤连接器、传感器、电子线路、微型计算机和铸铝外壳组成。图6：电子模块尺寸4.4 电缆4芯电缆为铜线，聚乙烯绝缘、铜丝编织屏蔽。下面为电缆的说明： 导体： 0.75mm2铜线绝缘：聚乙烯绝缘屏蔽：铜丝编织屏蔽电缆直径：6mm标称耐温：-2070高温电缆有良好防氧化、热、阳光、气侯、臭氧、火焰、水、酸、碱及酒精等，但防汽油、煤油和脱脂溶剂较差。4.5 选件4.5.1光学探头用可调安装支架图7：可调安装支架尺寸4.5.2 空气吹扫器空气吹扫器用来除去光学镜头上的灰尘、湿气、微粒和水蒸汽。可在固定支架之前或之后安装，必须完全拧紧，空气从5气嘴流入，从前面的出口小孔流出，空气最大流量为0.51.5升秒，建议用清洁空气以免污染镜头。不要用低于10C的冷空气。注意：可提供不锈钢瞄准管长150mm，直径25mm,拧在空气吹扫器的前面。图8：空气吹扫器尺寸4.5.3 电子模块水冷系统电子模块水冷系统选件允许较热的环境温度达150，水流速为每分钟2升,为了有效冷却，水温不应高于20。图9：选件三、 安装5.1 安装准备传感头的安装位置、配置结构或数目取决于应用，在决定安装位置之前，需要了解该位置的环境温度，大气质量，（特别是对于单色测温）以及电磁干扰（只考虑电子模块）。如果打算用空气吹扫器，空气/水冷套就需要有水、空气连接器，还要考虑导线和导管，包括计算机导线和连接器。下面几节讲述安装传感头之前应考虑的问题。注意：光学头由一个固定安装支架和两个安装螺母固定，也可通过一个孔安装，或用用户自备的支架或其它附件安装。5.1.1 环境温度光学探头工作环境温度可达200C。电子模块工作环境温度在-10C60C之间，加水冷系统工作环境温度最高可到150C。5.1.2 大气质量 使用双色模式时，烟雾、灰尘和大气中其他污染物，以及不清洁的镜头不会造成影响(只要两个光谱带中的衰减相同)。如果镜头变得太脏，致使无法探测到足够的红外能量造成仪器指示不正确。最好经常保持镜头清洁，空气吹扫器可帮助除去镜头的污物。 如果用空气吹扫，传感头安装前提供适当压力的清洁空气源。5.1.3 电磁干扰为了减小电或电磁干扰，应注意下列几点： 光学探头安装尽可能远离潜在的电干扰源，如负荷变化大的机电设备。 对所有输入、输出连接电缆使用屏蔽线。 从电气到终端部件的屏蔽线确保接地。 对保护附件使用管道外部连接，在高噪声环境下，刚性套管比柔性要好。 在相同的管道内,不与其它设备共用一个交流电源。5.1.4 光学探头安装位置安装光学头时，应对视场中(背景或目标反射)可能存在的任何高强度放电灯或加热器进行检查。热源的反射可引起传感器的读数误差。在下列条件下，双色测温仪能准确地重复地测温：图10：双色光学探头安装位置单色测温光学头位置比双色有更高的要求。传感头对目标观察必须清淅，在透镜、窗口或在大气中，不能有遮挡，到目标距离不太重要，只要目标能完全充满视场。下图表示用单色模式的正确位置。图11：单色光学探头的安装位置5. 2 安装光学探头如何固定和在何处固定光学探头和电子模块，取决于采用的表面类型和支架类型，也可通过一个孔把光学探头固定在自行设计的支架上，或固定支架选件上。还需考虑光学探头到电子模块的距离和电子模块到电源和计算机的连接。光学探头由光纤连接，工厂按订货的光纤长度进行与光学探头相连接好并于出厂前标定好。 无激光瞄准的产品通过目视瞄准将光学探头对准目标，激光瞄准的产品可通过激光瞄准目标，然后用安装螺母固定。 注意：如需更换光纤电缆，仪器必须送回工厂安装和重新标定，光缆在现场 是不可更换的，因为光缆编号与特定电子模块相匹配。电子模块和计算机（通过RS485电缆）间的距离可达1000米，这就能够满足光学探头处于恶劣环境，而计算机可安装于较远距离之外的控制室中。 然而，电源离电子模块不能超过60米。激光瞄准的产品在激光关闭后应平衡5分钟左右，再通电5.3 接线FIR系列光纤红外测温仪电缆线定义参见产品电缆线上的标签。四、 使用方法 光学探头和电子模块安装好并正确接线，系统作好操作准备。参数设置可通过电子模块的面板或控制软件进行。6.1 显示与按键仪器有3个按键分别为：SET、。显示部分由4位数码管及状态指示LED组成。图12：显示与按键A：4位数码管 B：最大值 C：平均值 D；实时值 E：环温 F：发射率 G：时间间隔 H：工作指示灯 I：上限报警灯 J：下限报警灯 K：设置键 L：上升键M：下降键6.2测量调整 通过调整光学探头的测量方向，使光学探头对正被测目标； 如被测目标较小，应调整探头的测量方向，使仪表显示温度最大。6.3 测温方式选择在测量状态下可通过键或键进行测温方式的选择。如果按键，测温方式按下图变化，按键反之，在选中某种测温方式时，显示器对应指示灯亮，其余指示灯不亮。 MAX AVG TEM AMB 实时值测量（TEM）：被测目标的当前温度值。如下图（a）所示。通常情况下使用该方式测量。 最大值测量（MAX）：保持被测目标在指定时间间隔（T）之内的最高温度值。如下图（b）所示。应用：对于运动目标（如钢板、钢丝生产）测量时，由于被测物表面条件不一样（如生产中的钢板、钢丝某些地方有铁硝、氧化表皮等），用本功能获得更准确的测量。 平均值测量（AVG）：被测目标在时间间隔t内累计测量值的平均温度值。如下图（c）所示。应用：特别适于测量沸腾的金属液体。 环境温度（AMB）：该温度值为电子模块内的环境温度，由该值可知电子模块内部温度是否符合工作条件，如果环温值超过65，应采取降温措施。图13：三种测温模式曲线6.4 参数设置仪器出厂时，测温方式为最大值测量方式，T为5秒，单色仪器发射率为1.00，双色仪器坡度为1.000。6.4.1 时间间隔T的设置按一下SET键，仪器进入时间间隔设置状态，显示器右下方“T ”亮，其余指示灯不亮，4位LED显示T值，可通过或键调整此值，调整范围190秒，步长1秒。6.4.2 发射率、坡度的设置再按一下SET键，仪器进入发射率（单色）或坡度（双色）设置状态，显示器右边中间“ ”亮，其余状态指示灯不亮，4位LED显示发射率值或坡度值，可通过或键调整此值，发射率调整范围0.101.00，步长0.01，坡度调整范围0.850-1.150，步长0.001。再按一下SET键，仪器返回测量状态。常见物体的发射率参见附录A、附录B，发射率和坡度的详细说明参见附录C 。6.4.3 上限报警温度设置再按一下SET键，仪器进入上限报警值设置状态，显示器左边 “AH ”灯亮，其余状态指示灯不亮，4位LED显示上限报警值，可通过或键调整此值。 在使用过程中，当目标温度超过上限温度值时，“AH ”灯闪烁。6.4.4 下限报警温度设置再按一下SET键，仪器进入下限报警值设置状态，显示器左边 “AL ”灯亮，其余状态指示灯不亮，4位LED显示下限报警值，可通过或键调整此值。 在使用过程中，当目标温度低于下限温度值时，“AL”灯闪烁。无激光瞄准的产品，再按一下SET键，仪器返回到测量状态。激光瞄准的产品向下执行。6.4.5 激光的打开与关闭再按一下SET键，仪器进入激光开关设置状态，4位LED显示“L_On”或“LOFF”,可通过或键打开或关闭激光。再按一下SET键，仪器返回到测量状态。五、 注意事项7.1 仪器在使用和运输过程中应注意防潮，避免强烈冲击、震动。7.2为保护测量敏感元件及防止意外损坏，应避免将光学探头直接瞄准太阳等温度高于仪器量程的目标。7.3 光学探头是密封的，用户不要自行打开，以免影响测量结果。7.4 激光辐射对人眼是有害的，使用时不要将激光束对着人的眼睛。激光器的技术指标如下：波 长： 650 nm出口功率： 5 mW作用距离： 30 m六、 保养与维修8.1 仪器保养 清洁透镜镜头脏污将会使测温值偏低，如果现场环境尘土较多，每隔一段时间应清洁镜头，如果表面有灰尘，可使用清洁空气吹掉透镜表面浮尘，或用软毛刷或柔软的清洁布、镜头纸擦拭；如有油污，用蘸无水酒精的棉签擦拭。注意：清洁过程不要划伤镜头。 清洁外壳可用肥皂水或沾有中性清洗液的软布擦洗仪器外壳。 仪器不用时，请存放于干燥、清洁的环境中。8.2故障检修8.2.1开机无输出 检查电缆是否连接良好； 电源电压是否正常。8.2.2工作状态不稳定 检查接线是否松动，接触不良； 检查仪器的壳体是否已正确接地； 检查仪器是否与大功率电源或射频线路隔离； 单色仪器检查光学探头前是否有烟雾水汽干扰； 检查环境温度是否超出仪器使用范围。8.2.3信号输出有偏差 检查透镜是否清洁； 检查仪器的工作环境温度是否超出使用范围。七、 保修9.1 我公司对在正常使用与维护情况下的产品实行1年保修；9.2 我公司对超过保修期的产品终身有偿维修；9.3 用户不可随意拆卸仪器，如有故障应由公司指定维修点维修或返回公司修理。八、 全套仪器光学探头 1套电子模块 1个使用说明书 1本合格证 1份保修卡 1份九、 附录附录A：单色测温与双色测温单色测温是用单个波段的红外传感器来感应被测目标的红外辐射。依据红外辐射的强度来测得被测物体的温度（称辐射温度）。测温的准确性受材料辐射率、测温通道上的窗口玻璃及目标是否充满等因素有关。测温的稳定性重复性较好。双色测温（也称比色测温）是用两种波段的红外传感器来感应被测目标的红外辐射，依据两个红外波段的辐射强度的比值来测得被测物体的温度（称颜色温度）。双色测温技术使准确、稳定的温度测量成为可能，从而摆脱了对绝对辐射能量值的依赖。在使用双色传感头时，由两个不同波段辐射能量比值确定温度。双色传感头能在下列条件下进行准确测量：当视场内和部分目标被遮挡时当目标小于传感头的视场时当目标发射率低或两个波段内相同因素引起发射率变化时，双色传感头另一优点是测量光斑内的最高温度代替平均温度。双色传感头能远距离安装，即使目标未充满视场，传感头安装方便，不必根据目标和传感头的光学分辨率来确定安装位置。1、目标被部分遮挡通常，当其他的物体或大气挡住一部分视场时，目标发射的能量要减少，但辐射能量的比值不受影响，测量的温度仍保持准确。双色传感头在下列条件下优于单色传感头：瞄准通道部分受阻挡（间断或恒定的）传感头和目标之间有灰尘、烟雾和水蒸汽测量要经过某些减少辐射能量的区域，如格子，栅栏小孔或通道通过观察窗口进行测量，由于窗口表面灰尘积累或湿气改变红外透过率传感头自身由于灰尘和湿气积累、复盖镜头表面注意：单色传感头遇到污染的大气和窗口灰尘，通过透镜的能量减少，读数比真实温度低。2、目标小于视场当目标不够大，不足以充满视场时，或如果目标在视场内移动，辐射能量相等地减少，但不影响能量比值和温度测量的准确性。只要背景温度低于目标温度即可。下例说明双色传感头可在目标小于视场时使用：测量金属丝或棒窄视场，移动或振动，因为双色传感头对瞄准要求不高，容易获得准确的结果。测量熔融态玻璃窄视场，使用单色传感头难以持续瞄准。3、低或变化的发射率如果两个波段（两色）的发射率相同，两个任何黑体（发射率=1.00），或灰体（发射率1.00，但恒定），则它们的比值为1，目标发射率不受影响。然而，自然界的物体不都是灰体，所有实际物体的发射率随波长的温度而变化，变化的程度与材料有关。当发射率不确定或变化时，只要两个波段内的发射率因同因素变化，双色传感头比单色传感头更准确。但要注意，准确的测量结果取决于应用和被测材料的类型。当发射率不确定或变化时，如何使用双色测温仪，请与当地销售代理联系。附录B：发射率和坡度国内外红外测温仪生产分度时规定辐射源发射率标准(理想值)为1.00。在实际应用中几乎所有被测材料表面的发射率都低于1.00。要想使测量更接近真实温度，应修改仪器的发射率，使其等于或接近被测材料的实际发射率。若仪器的发射率值大于被测材料的实际发射率，测温值会比真实温度值低。由于准确获得有些被测材料的发射率是很困难的，因此，红外测温仪的使用主要是利用其优异的重复性特性对被测目标做相对测温。本使用手册附录C、D中收集了一些常用材料辐射值以供用户参考。坡度为为两个波段的发射率之比。如果两个波段（两色）的发射率相同，如黑体（发射率=1.00）或灰体（发射率1.00，但两个波段的发射率相同），因此它们的坡度为1。然而，自然界的物体不都是灰体，所有实际物体的发射率随波长的变化而变化，变化的程度与材料有关。变化相同时，坡度为1。如果变化不相同，则坡度不为1。重要：下列坡度值为近似值，并随合金材料和表面光洁度及应用而变化。下列金属氧化表面材料，坡度近似设置为1.000钴 不锈钢 镍 铁 钢 下列平滑、洁净、非氧化表面金属材料，坡度近似设置为1.060。钴 铑 铂 铁 不锈钢 钨 钼 钢 镍 钽 铸铁坡度也可近似设置为1.060。附录C：常见金属表面发射率表常 见 金 属 表 面 发 射 率材 料 发 射 率 值1um2.2um5.1um814um铝非氧化20.200.020.200.020.10氧化的0.400.200.400.200.400.200.40氧化铝氧化的0.400.400.30粗糙的0.200.800.200.600.100.400.100.30抛光的20.100.020.100.020.10黄铜抛光的0.350.010.050.010.050.010.05磨亮的0.650.400.300.30氧化的0.600.500.50铬0.400.050.300.030.300.020.20铜抛光的0.050.030.030.03粗糙的0.050.200.050.200.050.150.050.10氧化的0.200.800.700.900.500.800.400.80金0.300.010.100.010.100.010.10铬钨镍合金0.500.900.600.900.300.800.300.80镍铬铁合金氧化的0.400.900.600.900.600.900.700.95磨沙的0.300.400.300.600.300.600.300.60电解抛光0.200.505铁氧化的0.700.900.700.900.600.900.500.90非氧化的0.350.100.300.050.250.050.20生锈的0.600.900.500.800.500.70熔化的0.350.400.60铸铁氧化的0.900.700.950.650.950.600.95非氧化的0.350.300.250.20熔化的0.350.300.400.200.300.200.30锻铁无光泽的0.950.900.90铅抛光的0.050.200.050.200.050.10粗糙的0.500.400.40氧化的0.300.700.200.700.200.60镁0.30.800.050.200.030.150.020.10汞0.050.150.050.150.050.15钼氧化的0.500.900.400.900.300.700.200.60非氧