红外激光温度检测仪

激光加热的温度检测使用激光方式对金属材料进行加热是近年来发展比较快速的新技术，激光加热 具有加热温度高、加热速度快、加热目标灵活等优点，但也正是这些优点，使 得在加热过程中的温度检测存在难点，本文介绍使用RSE60H高温型在线热像仪 对激光加热的现场检测案例，特别是快速、高温的温度趋势分析功能，为此类 温度检测提供有效方案。检测案例： 某高校和某激光设备制造商合作项目，使用激光加热设备对金属材料进行加热，需要看到金属表面的温度变化情况，这对 材料加工工艺非常重要，如果温度控制不当，会造成材料报废或质量不合格。 该现场存在两个检测难点： 1、激光加热的时间非常短：通常激光加热以零点几秒或几秒为周期，且在这么短暂的加热周期中，需要看到温度瞬间的 升高和散热冷却的过程变化，所以对于热像仪的帧频有较高的要求，目前市面上普通的帧频为9Hz的红外热像仪无法追踪 这么快速的变化，而RSE60H的帧频达到25Hz，也就是说，每40毫秒采样一次，可以满足对于快速变化的温度检测需求。 2、温度高：激光加热后的金属温度会瞬间上升到1000℃-1500℃以上，普通的红外热像仪的高温量程上限为1000℃或 1200℃，这就需要特别涉及的测温至2000℃的高温型红外热像仪进行温度检测。在激光移动的过程中，在铁板某一位置处有停留（红框处），导致热量积累使铁板的温度上升到1500℃，同样，右侧 是部分温度数据的导出，红色字体为最高温度值和对应的时刻。 另外，时间轴也可以用计算机时间来标识，案例中的时间轴用开始时间标识。

激光痕量气体监测仪的新进展：性能和噪音分析（Recent progress in laser?based trace gas instruments: performance and noise analysis ，J. B. McManus M. S. Zahniser D. D. Nelson J. H. Shorter S. C. Herndon D. Jervis M. Agnese R. McGovern T. I. Yacovitch J. R. Roscioli， Appl. Phys. B (2015) 119:203–218）摘要我们用一些近来的数据回顾了使用中红外量子级联激光器，带间级联激光器和锑化二极管激光器的发展。这种监测仪主要用于高精度和高灵敏度测量大气中的痕量气体。在高性能软件的控制下，利用吸收光谱进行快速扫描，集成和高精度拟合。通过中红外波段，实现了出色的灵敏度。Aerodyne监测仪证明了在自然情况下痕量气体的测量精度达到1012级别，可实时测量CO2，CO，CH4，N2O和H2O的同位素。我们还描述信号处理方法，以识别和降低测量噪音。光谱信息分析的原理是将光谱加载到数组中并利用滤波片，傅立叶分析，多元拟合和成分分析进行处理。我们提供一个仪器噪音分析的实例，噪音是由电子信号与光干涉条纹混合形成。引言随着各种中红外单片固态激光器的问世，使用基于中红外激光仪器，对大气痕量气体的高精度测量已经成为常规，包括量子级联激光器（QCL），带间级联激光器（ICL）和基于锑化物的二极管激光器（TDL）。在3μm附近的波长范围内有缺口，但现在，设计人员有更多选择，在3μm附近的波长区域频率使用混合技术。在本文中，我们回顾Aerodyne Research，Inc.（下称ARI）公司使用中红外激光监测仪测量不同的痕量气体，并达到高灵敏度和/或高精度水平。这些仪器基于快速扫描和精确光谱拟合的直接吸收光谱，在高性能软件的控制下，在中红外波段，利用长光程，在减压情况下，通过热电冷却的激光和探测器实现出色的灵敏度。这里介绍了两种仪器：单激光仪器，光程长度最大为76 米；双激光仪器，光程长度最大为210 米。通过仔细选择波长，我们可以用单激光器同时测量多种气体。根据吸收率来说，仪器噪音在1 s的平均值为?5×106，可以测量1012级别大气中的气体]。这些仪器可以在多种环境中使用，包括实验室，偏远现场和移动平台（如卡车，轮船和飞机）。ARI公司仪器介绍及其性能一般来说，对于高浓度气体，几毫米的测量光程可能就足够了；但对于痕量气体来说，则需要数百米光程。Aerodyne气体监测仪仪器使用中红外快速频率扫描，直接吸收光谱并进行精确光谱拟合。仪器在减压池中利用较长吸收光程的新型红外激光源，对多种气态分子提供灵活而直接的高精度测量。光谱仪的基本配置比较简单：首先是激光源，然后是多反腔，最后是探测器。图1显示了这种装置。多反腔有确定的路径长度，符合标准的激光可以传输到检测器，对样品气体的测量基于比尔-兰伯特定律。在许多情况下，激光扫描气体出现多个吸收峰，从而测量多个不同气体。让两道或更多激光通过吸收室，或者使用单个检测器时分复用，可以测量更多的气体。Aerodyne监测仪尽可能使用反射光学元件，光学系统几乎没有色散。通过选择不同波段激光和激光驱动，选择峰值灵敏度不同的检测器来匹配，测量给定单一气体或一组气体。对于不同的测量目的，选择不同的吸收光程。一般多反腔的光程为7–76 米，一般使用宽带透镜；对于浓度非常低的气体，210米光程的窄带高反射率透镜可以提高灵敏度。仪器的优化在过去的几年中，我们持续对仪器进行了改进，比如使用了新型的电流驱动器，它提供了QCL高顺从电压情况下的低噪音电流。我们还设计了低噪音激光驱动和其他电子设备，降低整个系统的噪音。使得平均1s采样情况下，吸收噪音为?5×106，在均时100 s具有更高的精度，这相当于约5×10-7的最终吸收噪音。很多因素使得噪音超过检测器限度，特别是窄带电子噪音和光学干涉条纹。中红外激光微量气体仪器由Aerodyne Research，Inc.生产的操作软件“ TDLWintel”控制，让每条激光可以设置为时分复用。TDLWintel可控制监测仪的操作并实时处理数据。两种激光电流斜率由TDLWintel定义，然后对检测到的信号采样（16位A / D在?1-1.5 MHz下运行），同步求平均，基于HITRAN参数以及测得的温度和压力的曲线，与计算出的吸收值拟合，可以对多达16种气体混合比实时记录。数据可以以10Hz采样频率记录，最大有效数据率由泵抽速和吸收池的大小决定。实验过程中一些情况，比如阀门开关或背景消减，也可由TDLWintel软件控制。我们展示了单激光（76米光程）和双激光监测仪（76米或者210米光程）的气体测量噪音结果（平均1s），分别在表1和表2中，测量噪音为以空气中的混合比表示，同时提供了噪音的不确定性。根据不同的吸收路径和测量情况，吸收噪音最佳的结果在1s内约为?5×106。仪器适用在各种环境中，无论是在实验室还是在野外实验中。野外现场包括偏远位置或在移动平台（例如轮船，卡车和飞机）上。我们在最近20年在许多野外现场使用过这些仪器。在过去的几年中，Aerodyne “移动实验室”已配备了多种气相仪器（单激光和双激光监测仪）以及测量颗粒物和较重的有机化合物配套仪器。如测量天然气中的甲烷排放，或者测量两种气体示踪物（例如，亚硝酸盐氧化物和乙炔），移动实验室可以直接开到附近，测量示踪气体以及甲烷。另外，通过测量乙烷（常见天然气的成分），我们可以区分来自天然气设施的甲烷和来自生物来源的甲烷。仪器的噪音分析 了解测量噪音源对于保持仪器性能水平至关重要，通常将重点放在最终的噪音源分析和讨论上，例如探测器噪音，激光噪音或散射噪音。其他噪音源，统称为“技术噪音”，可能来自光学和电子方面，并可能是噪音的主要来源。而在在短时间尺度上的噪音可能是更长的时间范围的漂移。不同的噪音源可能表现出不同的功率谱密度（PSD），例如检测器噪音，而Johnson噪音通常具有平坦的PSD（即白噪音），而激光噪音会表现出闪烁噪音（1 / f PSD）。噪音可能会在频谱中产生随机波动，或者它可能具有窄带频率。另一个复杂因素是信号处理算法对噪音信号的响应。对于Aerodyne，混合比噪音是对噪音信号，以及压力和温度变量中多元拟合的结果。了解和减少噪音的第一步是使用Allan–Werle方差工具分析混合比噪音图（方差作为平均时间的函数）以及功率谱，并将噪音划分类型。Allan-Werle方差工具是一种通用工具，可以评估短时噪音和平均时间极限。按类型划分噪音有助于指示其来源。三种常用噪音包括是暗噪音，轻噪音和成比例噪音。 “暗噪音”（即，在检测器被堵塞的情况下报告的混合比）包括检测器噪音，基本电子（Johnson）噪音以及其他多余的电子噪音。“轻噪音”（正常光照水平但吸收深度很小）包括所有暗噪音加激光噪音（1/f，即闪烁噪音和散射噪音），激光驱动电流噪音（产生幅度波动）和干涉条纹的变化。 “比例噪音”（吸收深度较大时看到的多余噪音）包括激光驱动电流噪音，压力和温度噪音以及峰值位置运动结合调谐率误差。频谱数组处理将频谱分解为许多部分，并显示出较多变量。通常应用于频谱数组的处理工具包括减去偏移量，平均值，拟合度，统计量度，变量[p]，[q]或这两者的傅立叶变换，相关性，和主成分分析。尽管有很多处理的实例，但是很难提出一个通用的分析方法，帮助我们了解所看到的一切。即使我们“解剖”光谱并找到大的干涉条纹，这不一定意味着干涉条纹是多余噪音的来源，比如干涉条纹不动或它们的频率太高而无法影响拟合。为了确定，我们需要确定导致多余的噪音因素，该因素的短期波动应与混合比的波动匹配。我们通过一个噪音分析的例子说明了分析过程。结果表明，多余噪音是由两种波的混合，即光学干涉条纹和电子信号混合导致的，产生的低频成分，明显影响混合比的测定，而任一单一波则对结果几乎没有影响。结论 我们对当前Aerodyne Research，Inc.生产的微量气体激光测量仪器进行了综述。提供了一组气体，以及同位素比的测量结果。仪器在性能上的改进包括降低了电源和激光驱动噪音。另外，制造工序变得更加精简。目前吸收噪音在1s内达到?5×106。然而，为获得最佳性能，仍然需要对噪音做进一步的探索。本文中的实例显示，多余噪音是由两种波的混合，由光学干涉条纹和电子信号混合导致。仪器的相关优势1. 持续对仪器的改进及噪音的分析，测量痕量气体的精度更高，测量气体达到ppt级别，甚至在10Hz的频率仍然保持极高的精度；2. 一次同时测量多种气体，消除了多台仪器测量时气体产生的系统误差并大大提高效率；3. 仪器适用于多种环境，满足实验室测量，野外远程测量和移动测量需求。 欲了解该产品的更多特点，欢迎咨询联系澳作生态仪器有限公司

p style=" margin: 0px 0px 14px padding: 0px font-weight: 400 font-size: 22px color: rgb(51, 51, 51) text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em font-family: sans-serif font-size: 16px " 近期，新型冠状病毒感染的肺炎疫情严峻，测量体温成为防控疫情的必要手段。人体红外测温仪因其非接触、效率高、使用方便的特点在人流密集的各交通关口、医院、住宅小区、企事业单位广泛用。 /span /p p style=" text-align: left text-indent: 2em " span style=" color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(255, 0, 0) font-size: 18px " strong 分类 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 常用的人体红外测温仪可分为 strong 红外热成像体温快速筛检仪 /strong 和 strong 红外体温计 /strong 两类。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 红外热成像体温快速筛检仪 /strong ，可在人流密集的公共场所进行大面积监测，自动跟踪、报警高温区域，与可见光视频配合，快速找出并追踪体温较高的人员。当红外热成像体温快速筛检仪集成人脸识别、手机探针等技术时，还能掌握体温较高人员的更多信息。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 红外体温计 /strong 又可分为 strong 红外耳温计 /strong 和 strong 红外额温计 /strong ，红外体温计设备简单、使用方便、价格实惠，应用，可实现对人员的依次、快速测温。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 226px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/ecce79d9-ccc2-4895-9bf2-5799f71421f9.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" width=" 450" height=" 226" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " span style=" background-color: rgb(255, 0, 0) font-size: 18px " strong span style=" background-color: rgb(255, 0, 0) text-indent: 2em color: rgb(255, 255, 255) " 原理及测量方式 /span /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 人体的热量会通过热辐射的形式散发到环境中，人体红外测温仪通过内置的传感器探测人体的热辐射，从而实现测量体温的目的。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 红外热成像体温快速筛检仪 /strong 利用红外测温技术对人体表面温度进行非接触式的快速测量，当被测温度达到或超过预设警示温度值时进行警示的仪器。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 177px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/b0333c0b-9653-4df8-a095-286109107104.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" width=" 500" height=" 177" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " strong 红外耳温计 /strong 是利用耳道和鼓膜与探测器间的红外辐射交换测量体温的仪器；测量的是人体耳部鼓膜部位，测量前应清理耳道，将探头深入耳孔内测量，须配备卫生耳套使用，避免多人使用交叉感染。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 371px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/295a4666-925d-41a1-ac5f-57341cfaad84.jpg" title=" 3.jpg" alt=" 3.jpg" width=" 450" height=" 371" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " strong 红外额温计 /strong 是利用皮肤与探测器间的红外辐射交换和适当的发射率修正测量皮肤温度的仪器。测量的是人体额头部位，将温度枪对准额心，如有汗水应擦干，与额头的距离建议在1-3厘米为佳。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(255, 0, 0) font-size: 18px " strong 使用注意事项 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " strong 红外测温的优点 /strong ：一是与被测对象不接触，在测体温时不会造成不必要的感染；二是快速，通常测量时间小于1秒，一般不会超过2秒。因此十分适合于在发烧类疾病预防检测中应用。 /p p style=" text-indent: 2em " 通常在人体温度37℃附近，红外热成像体温快速筛检仪的准确度能达到± 0.3℃，红外体温计能达到± 0.2℃。 /p p style=" text-indent: 2em " 从测量准确度来说，红外耳温计测量准确度最高，红外额温计次之。但是，如果测量方法不正确，测量结果也会不准确。对于新购买的人体红外测温仪，或使用频繁以及对测量结果有怀疑时，应当对人体红外测温仪进行校准，以确定其修正值，则能尽量消除测温仪的系统误差。 /p p style=" text-indent: 2em " 黑体辐射源可用于对人体红外温度仪的校准。其有效发射率、控温稳定度都有较高的要求。黑体温度通常采用铂电阻温度计或玻璃液体温度计等接触温度计测量，其温度与红外体温计测得值相比较以获得校准值。校准红外耳温计的黑体还需根据被检温度计的要求专门设计其开口形状和尺寸。 /p p style=" text-indent: 2em " strong span style=" background-color: rgb(255, 255, 0) " 特别提示 /span /strong span style=" background-color: rgb(255, 255, 0) " ：不建议将工业检测用红外温度计用于测量人体温度。 /span /p p style=" text-indent: 2em " 工业检测用红外温度计通常测量范围下限可达-20℃～-30℃，上限从200℃～1000℃都有，测量范围较广，准确度较低，在人体温度附近一般不会优于± 1.0℃。因此仅从测量准确度的要求来看使用工业检测用红外温度计来测量人体温度是不太合适的。 /p p style=" text-indent: 2em " 上海市计测院建有华东地区准确度最高、测量范围最广的红外温度计量标准，可及时为疫情防控提供人体红外测温仪的计量校准服务。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 264px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/bf6ca908-56a7-4a88-b161-1ef8293bbe55.jpg" title=" 4.jpg" alt=" 4.jpg" width=" 450" height=" 264" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " span style=" background-color: rgb(255, 0, 0) font-size: 18px " strong span style=" background-color: rgb(255, 0, 0) color: rgb(255, 255, 255) " 使用小贴士 /span /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 经校准后的红外测温仪均会提供校准温度点和修正值，供实际使用。 /p p style=" text-indent: 2em " 以图中这只已经过校准的红外额温计为例，实际测温时，若显示数值为36.4℃，则实际数值应为36.4℃+0.2℃=36.6℃。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 207px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/e1e44478-d5a3-4a98-aa27-7b4487a37be2.jpg" title=" 5.jpg" alt=" 5.jpg" width=" 500" height=" 207" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: 宋体, & quot Arial Narrow& quot white-space: normal text-indent: 2em text-align: center " ------------------------------------------- br style=" margin: 0px padding: 0px " / /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: 宋体, & quot Arial Narrow& quot white-space: normal text-indent: 2em " span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " strong style=" margin: 0px padding: 0px " 征稿活动： /strong “红外体温检测仪技术及相关应用”主题征稿活动进行中，一经入选，将在资讯栏目发布并支付一定稿酬，并择优邀请做线上专家报告 span style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(127, 127, 127) " （新冠病毒主题研讨会---红外体温检测仪检测技术与应用现状） /span 。让我们共同努力，携手抗“疫”！ span style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(0, 176, 240) " （投稿或自荐邮箱：yanglz@instrument.com.cn） /span /span /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: 宋体, & quot Arial Narrow& quot white-space: normal text-indent: 2em " span style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(0, 0, 0) font-family: arial, helvetica, sans-serif " 更多红外体温检测仪技术与应用相关资讯点击关注以下专题： /span /p p style=" text-align: center " a href=" https://www.instrument.com.cn/zt/hwcwy" target=" _blank" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 131px " src=" 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