Типичные графики для инфракрасных датчиков

В большинстве применений заданная пороговая температура зондов с заданными пороговыми уровнями и температурой поверхности (среды) не всегда совпадает. Скорее, пороговая температура инфракрасного датчика всегда устанавливается ниже, чем это необходимо для обнаружения горячей поверхности.

Это обусловлено часто возникающими колебаниями температуры или колебаниями излучения с металлической поверхности, которые могут вызывать ложное срабатывание инфракрасного датчика. Опыт показывает, что пороговую температуру инфракрасного датчика необходимо выбирать на 50-100 градусов по Цельсию ниже, чем требуется. В других применениях должны быть обнаружены материалы, которые охватывают большой температурный диапазон (300-600 ° C). Затем должна быть обнаружена самая низкая температура, которая подразумевает, что пороговая температура инфракрасного датчика должна быть выбрана очень низкой. Поэтому всегда существует разница между температурой среды и пороговой температурой инфракрасного датчика. Это дифференциальная температура.

Связь между дифференциальной температурой и полученным угловым полем представлена ​​на диаграмме 1.

Чтобы определить фактическое угловое поле, выберете круг с требуемой или оцененной дифференциальной температурой и найдите точки пересечения с диаграммами оптического излучения А или В. Угловой радиус проходящий через эти точки является искомым.

Пример: Дифференциальная температура 100 градусов, оптическая система 4 ° (В), точка пересечения дифференциального температурного круга, и диаграммы излучения соответствует угловому радиусу ± 1,2 градуса. Фактически достигнутое угловое поле составляет 2,4 градуса. Из-за характеристик фотогальванических элементов, используемых в инфракрасном датчике и инфракрасной оптике, фактическое угловое поле не является постоянным, а зависит от температуры среды. Этот эффект сравним с передержкой фотографии.

Если горячая поверхность меньше, чем поле обзора инфракрасного датчика, ни вся энергии проникает в отверстие инфракрасного детектора, как при полном освещении. Поэтому температура будет определена неверно. Для того, чтобы это исправить, необходимо знать какой процент поля обзора занимает контролируемая поверхность.

Если освещение не 100%, пороговая температура инфракрасного датчика должна быть снижена для обнаружения горячей поверхности. (Диаграмма 2).

Освещение (%) = Площадь поверхности объекта / Поверхность видимая датчику

У инфракрасных датчиков со сферической оптикой поле обзора всегда круговое. Для конкретной оптики (фокусное расстояние 50, 100 мм) угловое поле постоянное (Cos Phi). На заданном расстоянии (А) инфракрасный детектор «видит» круговую область, которая называется видимой поверхностью (В). Если горячая поверхность больше, чем поле обзора, освещение составляет 100% (диаграмма 3).

B = 2 x A x tan(cosPhi/2)

Энергия, излучаемая горячей поверхностью при температуре Т, рассеивается в окружающей среде. Чем дальше инфракрасный датчик от горячей поверхности, тем меньше энергия доходит до оптики инфракрасного детектора. Поэтому, чем дальше расположен датчик от горячей поверхности, тем больше отличается измеренная температура от реальной. Следовательно, при увеличении расстояния необходимо уменьшать пороговую температуру переключения датчика.

На диаграмме 4 предполагается, что поле зрения инфракрасного детектора имеет 100% освещенность.