一处刚玉烧结炉,物料温度 2600℃ 上下,要用非接触方式盯着。选型时先看到的近红外版本,量程上限 2500℃,够不着。
同系列的短波版本往上做到 3300℃,温度接住了。安装时又冒出第二个问题:原本按近红外版算好的安装位置,换版本后目标盖不住光斑了。
两个版本共用一个平台,外观、光纤、光学头都一样,差别藏在两处:选的那一对波长,以及跟着量程走的档位。第三处差别容易被忽略,同一只光学头,两支的光斑并不一样大。
图:转换器面板。4 位 7 段 LED 显示、操作键与接口切换开关,两个版本共用同一台转换器
两个版本都用相邻的两个波长取比值算温度,差别在选的那一对波长。短波版本 ISR 12-LO 用 0.8 μm 与 1.05 μm,量程从 600℃ 起,往上分到 3300℃;近红外版本 IGAR 12-LO 用 1.28 μm 与 1.65 μm(低量程的 MB 10 换成 1.52 μm 与 1.64 μm),量程从 300℃ 起,到 2500℃ 为止。
温度越高,辐射峰值越往短波一侧移,短波段在高温下拿到的信号更扎实。反过来,300 至 600℃ 这个区间辐射弱,短波版本没有对应档位,只能靠近红外。低温段交给近红外、高温段交给短波,是两个版本的基本分工。
两支的量程在 600 至 2500℃ 这个区间重叠,近红外的五档里有四档落在这里,短波有三档。低于 600℃ 只有近红外可选,高于 2500℃ 只有短波可选;落在重叠区的温度,就得看现场温度波动范围和目标尺寸了。
观察窗不用纠结,两个波段都落在石英的良好透过范围内。
两个版本各自把区间拆成子量程,MB 是德文量程(Messbereich)的缩写,编号与温度段一一对应:
版本 | 子量程 | 温度范围 | 通道波长 |
ISR 12-LO | MB 13 | 600 至 1300℃ | 0.8 μm 与 1.05 μm |
ISR 12-LO | MB 18 | 750 至 1800℃ | 0.8 μm 与 1.05 μm |
ISR 12-LO | MB 25 | 900 至 2500℃ | 0.8 μm 与 1.05 μm |
ISR 12-LO | MB 33 | 1000 至 3300℃ | 0.8 μm 与 1.05 μm |
IGAR 12-LO | MB 10 | 300 至 1000℃ | 1.52 μm 与 1.64 μm |
IGAR 12-LO | MB 13 | 350 至 1300℃ | 1.28 μm 与 1.65 μm |
IGAR 12-LO | MB 17 | 450 至 1700℃ | 1.28 μm 与 1.65 μm |
IGAR 12-LO | MB 22 | 500 至 2200℃ | 1.28 μm 与 1.65 μm |
IGAR 12-LO | MB 25 | 550 至 2500℃ | 1.28 μm 与 1.65 μm |
相邻档位互相重叠,同一温度往往落在两段里。选窄了,工艺温度一波动就顶到量程边缘,读数被切掉或者触发报警;选宽了,低端那截一直用不上,模拟输出的分辨力也跟着摊薄。2600℃ 这样的温度只有 ISR 的 MB 33 能接;被测温度在 800℃ 以下,可选的档位就都在 IGAR 一侧了。
指标上两支咬得很紧:1500℃ 以下 0.4% 与 0.5%,1500℃ 以上 0.6% 与 0.7%,重复性 0.2% 与 0.3%,都是读数百分比加 1℃。数据表给出的条件是 K = 1、t90 = 1 s、环境温度 23℃。
真正容易踩坑的是光斑。同样一只 II 型光学头、同样固定调焦,两支持出来的光斑尺寸并不相同:
测量距离 a(mm) | ISR 12-LO 光斑 M90(mm) | IGAR 12-LO 光斑 M90(mm) |
87 | 0.75 | 0.45 |
200 | 1.5 | 0.8 |
600 | 5.3 | 2.7 |
4500 | 42 | 22 |
同一距离上,短波版的光斑是近红外版的 1.7 至 2 倍。听起来只差零点几毫米,落到余量上就是整整一档:目标按标称光斑的 1.5 至 2 倍留余量,0.45 mm 的光斑对应 0.7 至 0.9 mm 的目标,换成 0.75 mm 的光斑,要求的余量就升到 1.1 至 1.5 mm。
装好后可以这样验证:把目标移出光路,看读数往哪边走。朝环境温度跑,说明光斑落在目标上时确实被盖住了;读数不动,说明平时就有一部分光斑落在背景上。
换算到现场更直观。近红外版装在 600 mm 处,光斑 2.7 mm;换成短波版,同一位置是 5.3 mm。目标如果是一条 3 mm 宽的丝材,近红外版刚好够,短波版不够,得把探头挪到 200 mm 以内,那里光斑是 1.5 mm。
调试时吃过一次亏。原本按近红外版的 0.45 mm 光斑,把探头定在 87 mm 距离上调好;换成短波版后,同一位置的光斑变成 0.75 mm,目标盖不住了,读数一直偏低。把探头往前挪到 50 mm 上下,光斑缩回 0.4 mm 出头,读数才回正。
转换器工作温度:短波版 0 至 60℃,近红外版 0 至 50℃。机柜偏热时短波版余地大一些;两支都要求非冷凝,存储温度同为 -20 至 70℃。
激光防护滤光片(920 至 1100 nm)列在 IGAR 12-LO 名下;短波版的工作波段与这个范围重叠,用不上这个选件。
光纤长度、弯曲半径色标、光学头的固定调焦与可调焦型号在两支之间通用,只有色标对应的档位不同,换版本要按手册核对。
其余部分两支一致:断开限值可在 2% 至 50% 之间设定、步进 1%,信号弱到设定值以下,仪表把输出关掉;参数界面相同,发射率、K 因子、响应时间、子量程、地址、波特率都能在面板或串口上设。查接线用 10 mA 测试电流,不必真去加热目标;开关触点的电流上限 0.15 A。
量程没有折中余地:温度超过 2500℃,选择只剩短波;低于 600℃,只剩近红外。剩下的两项就是目标尺寸和环境温度,其中光斑与安装距离是一对,常被漏算。
核对项 | 要点 |
被测温度上下限 | 2600℃ 以上只有 ISR 的 MB 33;800℃ 以下可选的档位都在 IGAR 一侧 |
目标尺寸与安装距离 | 同一只光学头,短波版光斑约为近红外版的 1.7 至 2 倍,余量要重算 |
转换器环境温度 | ISR 0 至 60℃、IGAR 0 至 50℃,机柜偏热时留意 |
观察窗与附件 | 石英窗两支都可用;激光防护滤光片只配 IGAR |
另有一处方向相反的判断。一条退火线的工艺温度在 800℃ 上下,看着正好落在短波版的 MB 13(600 至 1300℃)里,有人就打算把手上的近红外版换成短波版。算到后一步得停一下:退火过程有 550℃ 的预热段,已经掉出 MB 13 的下限。换版本要按全程温度算,不能只看保温段的 800℃。
文中型号与参数取自厂商数据表。需要按现场温度、目标尺寸和安装距离核对光斑时,可联系上海明策光电技术有限公司(IMPAC 品牌在中国的授权一级代理商)。
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