在现代工业生产中,温度是最基础也最关键的过程参数之一。无论是钢铁冶金、有色金属加工,还是感应加热、真空工艺等行业,准确可靠的非接触式温度测量都直接关系到产品质量、能源消耗与生产安全。然而,在实际生产现场中,被测工件表面的发射率往往不是恒定的——氧化皮厚度变化、表面粗糙度差异、合金成分波动等因素都会改变材料的红外辐射特性,导致传统单色测温仪的读数偏离真实温度。
为了从根本上解决这一工程难题,IMPAC 推出了 IGAR 6 Smart 双色红外测温仪。该仪器采用双波长比值测温原理,通过同时测量目标在两个相邻波段的红外辐射强度并计算比值来确定温度,有效抵消了发射率变化、粉尘遮挡以及视窗污染对测量结果的影响。本文将从技术原理、核心参数、应用场景等角度,详细介绍 IGAR 6 Smart 的产品特性与工程应用价值。
IMPAC 品牌背景与技术传承
IMPAC Technologies GmbH 成立于 1990 年,总部位于德国法兰克福,专注于工业红外测温技术的研发与应用。经过三十余年的技术积累,IMPAC 已成为全球工业非接触测温领域的专业品牌,产品涵盖短波、中波、长波等多个测量波段,适用于金属、陶瓷、石墨、玻璃、塑料等多种材料在不同工艺条件下的温度测量需求。2022 年,IMPAC 正式并入 Advanced Energy Industries 集团(NASDAQ: AEIS),借助 AE 的全球化渠道与技术资源,IMPAC 产品的市场覆盖与技术迭代进一步加速。上海明策光电技术有限公司作为 IMPAC 在中国市场的长期合作伙伴,持续为国内用户提供原厂正品保障与本地化技术服务。
IGAR 6 Smart 是 IMPAC 旗下的数字双色高温计,集成了三十余年红外测温技术经验。其命名中"IGA"表示采用砷化铟镓(InGaAs)探测器,"R"表示支持双色(Ratio)模式,"6"为系列编号,"Smart"代表具备智能模式自动切换功能。该仪器于 2020 年前后推出,是 IGAR 6 Advanced 的升级版本,在智能算法、测温范围与使用便捷性方面均有优化。
理解双色测温的优势,首先需要回顾传统单色测温仪的工作原理与局限。单色测温仪通过测量目标在单一波段内的红外辐射强度,利用普朗克辐射定律反算温度。计算时需要输入被测物体的发射率数值,若发射率设定不准,结果就会产生偏差。在实际工业场景中,发射率是高度参数——它会随着材料表面氧化程度、粗糙度、温度、波长等因素而变化。例如,冷轧钢板在室温下的发射率约为 0.2,加热至 1000°C 形成氧化皮后发射率升至约 0.8,这种变化若不修正,单色测温仪的读数误差可达数十度甚至上百度。
双色测温的核心原理是比值法。仪器同时测量目标在两个相邻波段的红外辐射能量,计算两者比值后根据普朗克定律得出温度。当被测对象在两个波段上的发射率比值保持稳定时,比值计算结果不受发射率的绝对数值影响。此外,当测量光路过中存在均匀分布的粉尘、水雾或视窗污染时,两个波段受到的衰减比例相近,比值计算可自动抵消这部分影响。这就是为什么双色测温仪在轧钢车间、连铸平台、感应加热车间等恶劣环境中仍能稳定工作的原因。
测温范围(单色模式) | 100~2550°C |
测温范围(双色模式) | 250~2550°C |
测温范围(智能模式) | 100~2550°C,自动切换单色/双色 |
测量波段(单色) | 1.5~1.6 μm |
测量波段(双色) | 2.0~2.5 μm |
响应时间 | 最快 2 ms,可调速至 10 s |
测量精度 | <1500°C:±0.4% 读值 + 2°C;≥1500°C:±0.8% 读值 |
重复精度 | ±0.2% 读值 + 1°C |
发射率调节范围 | 0.050~1.000,步进 0.001 |
输出接口 | RS485(支持 Modbus),0~20mA / 4~20mA 模拟输出(可切换) |
瞄准方式 | 激光瞄准 / 目视取景器可选 |
防护等级 | IP65 / NEMA4,不锈钢外壳 |
工作环境温度 | 0~65°C,存储温度 -20~80°C |
IGAR 6 Smart 的"智能模式"是其区别于传统双色测温仪的关键创新。在实际生产过程中,被测工件的温度往往跨越较大范围。以钢坯轧制过程为例,钢坯从加热炉出炉时表面温度可达 1200°C,经过多道轧制后逐步降至 800°C 左右甚至更低。对于这种温度跨度较大的连续过程,传统双色测温仪在低温段(250°C 以下)会面临信噪比不足的问题,因为目标辐射能量在低温时较弱,双色模式的精度会显著下降。
IGAR 6 Smart 的智能模式可自动解决这一问题:当被测温度低于用户设定的转换阈值(最低 250°C,最小转换区间 30°C)时,仪器自动采用单色模式工作,充分发挥单色模式在低温段的灵敏度优势;当温度升至转换阈值以上时,自动切回双色模式,利用比值法抵消发射率变化和环境干扰的影响。整个过程无需人工干预,操作者只需设置一个转换温度点即可。对于自动生产线而言,这一功能可大幅减少人工巡检的工作量,降低操作失误的概率。
钢铁企业的连铸生产线是 IGAR 6 Smart 最典型的应用场景之一。铸坯从结晶器拉出后,需经过二次冷却区(二冷段)进行喷水冷却和自然冷却,逐步由液态凝固为固态。二冷段的温度分布直接决定铸坯的内部组织质量——冷却过快会产生表面裂纹,冷却过慢则可能引起鼓肚或中心偏析。因此,铸坯各段表面温度的测量是优化二冷水量配比的关键依据。
二冷段空间内存在大量水蒸气、冷却水雾及铸坯表面氧化皮剥落产生的粉尘,传统单色测温仪在此环境下读数波动可达 ±30°C 甚至更高。IGAR 6 Smart 的双色模式能够抵消水雾和粉尘的均匀衰减效应,同时铸坯表面发射率的变化对双色测温影响较小,可在此恶劣环境下提供 ±5°C 以内的温度测量精度。此外,IGAR 6 Smart 还配备了"脏窗口报警"功能——当视窗的污染程度累积至设定阈值时自动发出提示,提醒操作人员清洁视窗,进一步保障测量的持续可靠性。
在热轧生产线上,板坯从加热炉出炉后经粗轧、精轧成为成品带钢。轧制过程中板坯表面氧化皮不断生成和剥落,发射率时刻变化。每道次轧制前需要准确知道板坯温度以设定轧制力与辊缝参数,温度偏差过大会直接影响带钢的厚度精度与板形质量。IGAR 6 Smart 在热轧线的精轧入口处部署,可实时反馈板坯温度信号至二级过程控制系统,为轧制力模型提供高精度输入。
感应加热淬火是一种高效的热处理工艺,工件在交变磁场中通过感应涡流效应在数秒内被加热至奥氏体化温度(通常为 800~1000°C),随后急冷形成马氏体硬化层。淬火温度是决定硬化层深度和硬度的关键参数,温度过高会导致晶粒粗化甚至过烧,温度过低则奥氏体化不充分,硬度不达标。
感应加热过程中,工件附近存在强烈的中频/高频电磁场。普通测温仪的金属外壳和信号电缆在电磁场中会产生感应电流和感应电压,严重干扰温度信号甚至直接损坏电子元件。IGAR 6 Smart 的不锈钢外壳可有效屏蔽外部电磁辐射,数字信号处理内核的抗干扰能力远优于模拟电路测温仪。更为重要的是,上海明策可为感应加热场景提供配套的光纤传输方案,将电信号路径完全隔离在电磁场之外,从根本上消除电磁干扰风险。
真空涂层工艺(如 PVD、CVD)和真空钎焊工艺均需要在密封真空腔体内对工件进行加热,温度控制精度直接决定涂层结合力或钎缝质量。红外测温仪需要透过真空腔壁上的观察窗进行测量,视窗玻璃的内表面在工艺过程中会逐渐沉积涂层残留物或金属蒸发物,透过率随之下降。
单色测温仪在视窗污染后会直接给出偏低的温度读数。IGAR 6 Smart 的双色模式对两个波段的衰减进行比值计算,只要污染在两个波段上的衰减比例相近,测量结果可基本不受影响。同时"脏窗口报警"功能可持续监控视窗污染程度。但需要指出,双色测温对视窗污染的补偿能力并非某些供应商所宣传的"无限制"——当污染严重到足以使两个波段产生差异显著的衰减时,补偿效果会打折扣。通常情况下,视窗透光率下降至原值的 40%~50% 时仍可维持可用精度,这对于大多数工业场景已经是充裕的裕度。
上海明策光电技术有限公司(含上海明策电子科技有限公司)是德国IMPAC品牌在中国的授权代理商,总部位于上海市松江区漕河泾经济开发区水木园。公司定位为光电检测方案服务商,为国内工业用户提供从IMPAC产品选型咨询、售前免费样品测试、现场安装调试、操作人员技术培训到售后维护的全周期技术服务支持。公司在苏州、天津、深圳等城市设有本地售后服务中心,配备专业维修团队与备件库存,保障客户的IMPAC测温设备长期稳定运行。如需了解IMPAC产品方案或技术服务详情,欢迎联系上海明策光电获取支持。
针对 IGAR 6 Smart 的部署,上海明策提供以下专项技术支持:
· 选型咨询与工况评估:技术工程师到客户现场评估测量点的环境条件——粉尘浓度、水雾密度、视窗污染速率、电磁干扰强度——确认双色模式是否适用,并给出安装位置、安装角度、冷却/吹扫装置的配置建议。
· 免费样品测试验证:客户可将典型工件寄送至上海明策实验室,工程师使用 IGAR 6 Smart 在不同的发射率设定值、不同的视窗污染程度下进行实际测温,比对接触式热电偶的标准值,出具正式测试报告(含测量偏差、重复性、稳定性数据)。
· InfraWin 软件操作培训:提供 2 小时现场培训,内容涵盖 InfraWin 软件的安装部署、参数配置(发射率、子温度范围、响应时间、存储间隔等)、数据实时曲线分析、历史数据导出为 CSV 格式进行后续统计分析。
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