红外测温仪测量误差修正方法

红外测温仪测量误差修正方法

刘训兵徐凤佳

大庆钻探工程公司钻井生产技术服务一公司

摘要钻杆焊区温度一般用红外线测温仪进行测量，测温仪在使用一段时间后，其测量温度跟焊区实际温度就会一定误差，本文列举一些影响测温仪测量误差的因素，并提出了预防措施，并介绍了产生温度误差后的修正方法。

关键词钻杆测温误差红外测温仪修正方法

一、概述

钻杆中频处理过程中，我们一般用红外测温仪进行温度测量和控制。红外测温仪其实是一种光电传感系统，对物体发出的红外光非常敏感。红外测温仪上的透镜光谱过滤头和一组电子信号单位组成光谱过滤器，将红外辐射转换成电子信号，信号处理电路将电子信号分析转换成测量温度。这种转换过来的温度跟传感头接受到的红外光的强度有关，而影响传感头接受红外光强度的因素很多，我们要尽量避免各种因素的影响，使测温仪能得到准确的测温数据。而我们对测温仪进行的测温校准，一般是调整物体的发射率来改变传感头接受的红外线强度，以此得到实际测量温度。

二、影响红外测温仪误差的因素及排除方法

2.1环境温度的影响

传感头设计的环境温度为5℃~65℃之间，当环境温度超过65℃时，将影响传感头内部电子元件工作，导致出现假信号，此时转换出的温度是不可信的。为了避免探头处于高温场合，我们可以选择以下措施：（1）选择距离被测物体较远的位置安装探测头；（2）采取风冷或者水冷装置来冷却探头；（3）使用热保护套。

钻杆焊区加热采用中频加热方法，热辐射范围较小，探头安装时避开高温辐射区即可满足传感头的设计温度。

2.2空气质量的影响

空气中如果含有大量灰尘，就会导致传感头透镜蒙尘变脏，此时传感头将不能接受到足够的红外能量，仪器测量温度就会产生误差，导致焊区表面温度达不到需要温度。

钻杆焊接及热处理时会出现大量烟尘，导致传感头透镜蒙尘，对测温仪的测量误差影响很大，所以要经常用干净抹布擦拭传感头透镜，保持其清洁度。

2.3电气干扰

传感头周围有大的磁场，或者负载变换大的设备运行时，将影响传感头电路工作，造成温度显示错误。对于电磁干扰我们可以采取以下措施：（1）对所有输出和输入连接使用屏蔽线；（2）确保

屏蔽线接地；（3）对传输导线使用保护导管，对于噪音大的场所要使用刚性导管；（4）不将传感头电缆与其他电缆放在同一导管内；

2.4传感头安装不正确

传感头到被测焊区的距离以及传感头与被测焊区角度都对温度测量存在影响。传感头的安装距离取决于光学模块的焦点长度，在安装传感头时，传感头视场应该小于被测物体尺寸，保证测量光斑充满传感头的视场。传感头方向要尽量垂直于被测物体，与被测物体最小夹角不能小于30度。

图2-1 红外测温仪安装距离图2-2 温度检测仪安装角度

三、红外测温仪误差修正过程

3.1测温修正前准备

我们一般使用热工检验仿真仪结合热电偶对红外测温仪进行温度误差调整，在使用装置前要对检验仪进行设置，设置过程如下：按TC-RTD键选择热电偶测量类型选择“S”（即铂铑热电偶）冷端补偿方式手动0℃补偿（即冰水混合物）。设置完成后将测量线与铂铑热电偶丝参考端连接并放入0℃的冰水混合物种，以产生热电动势，被仪器测量。

检查热电偶电极是否有污染和腐蚀现象，是否变形，是否有氧化层，若有以上情况应更换新的热电偶。检查完毕，将热电偶测量端插入试件中，插入深度不小于50mm。

图2-3 温度检验仪图2-4 热电偶与试件连接图

试件选择与被测工件材料相同焊接接头，在其上钻φ5X50mm的小孔，以方便热电偶放入，保证测量温度真实性。

温度检验装置在安装过程应注意以下问题：

（1）温度检测仿真仪应避开强磁场和电场，安装环境温度恒定并远离热源。

（2）热电偶测量端插入温场深度要适合，现场钻杆焊区试验测温深度不小于50mm，避免因受热不均导致测量误差。热电偶的原参考端尽可能避开热源，并保持在0℃。

（3）热电偶测量端插入试件部位应处在测温仪检测覆盖区并尽可能与之垂直。

（4）测温试件应与被测工件材料相同，以保证对测温仪有相同的反射率。

3.2红外测温仪误差修正

温度检验装置安装完成后，开启红外测温仪上的激光瞄准镜，使试件插入热电偶的孔对准红外测温仪，然后启动中频，加热试件。当温度保持稳定后，观察测温仪显示数据与检验仪器上温度显示是否相同。若不同，说明红外测温仪有测量误差需要调整。调整过程如下：按下控制面板上回车键选择内部辐射率ε根据温度误差调节ε。若红外测温仪显示温度比实际温度高（温度检验仪显示温度），则要降低ε值，反之，则要提升ε值；调节内部辐射率ε值时，要多次少量调节，每调节一次要等待1-2分钟，等温度检验仪显示温度稳定后再次和红外测温仪显示温度比较，若有误差再按上述步骤调节，直至红外测温仪和温度检验仪两者温度一致或达到工艺允许误差范围内。

图3-1 红外测温仪调节面板图3-2 温度检测仪测温现场

四、结论

通过对影响测温仪测量误差因素的分析及红外测温仪温差校准过程的论述，我们可得出以下结论：红外测温仪误差是可以减少甚至消除的；使用测温仪过程中，注意对测温仪的保洁工作，这对于测温仪的准确度有着十分重要的影响；经常对红外测温仪进行温度校准，可保证钻杆焊区热处理温度的准确性，对于保证钻杆质量有着十分重要的意义。

参考文献

[1]郭亚明韦琛刘文滨.热处理炉测温装置的误差分析及其克服的措施.

[2] 毛艳.热保护器检测机炉温控制及检测数据处理研究[D];中南大学;2004年

作者简介:刘训兵, 工程师,大庆钻探工程公司钻井生产技术服务一公司钻井工具分公司徐凤佳，助工,大庆钻探工程公司钻井生产技术服务一公司钻井工具分公司