摘要

IR?FA光纖紅外測(cè)溫系統(tǒng)由集光探頭、紅外傳導(dǎo)光纖、主機(jī)單元三部分組成，集光探頭僅為純光學(xué)部件，無電子元器件，可用于真空腔體、強(qiáng)電磁感應(yīng)加熱等普通一體化探頭無法勝任的工況。現(xiàn)場(chǎng)故障很多來自光纖選型不當(dāng)、彎曲半徑超限、集光鏡頭污染、真空窗口材料錯(cuò)配。本文基于IR?FA產(chǎn)品規(guī)格，區(qū)分單色、低溫、雙色機(jī)型，解析集光探頭、光纖、保護(hù)配件的選型邊界，給出安裝施工、日常維護(hù)、故障排查方案。

關(guān)鍵詞：IR?FA；光纖紅外測(cè)溫；集光探頭；感應(yīng)加熱；真空測(cè)溫；光纖保護(hù)套管

1 引言

IR?FA分為低溫IR?FAC、中高溫IR?FA單色、IR?FAQ雙色三大類；測(cè)溫區(qū)間70?3000℃。集光探頭IR?FL系列多個(gè)型號(hào)，對(duì)應(yīng)不同測(cè)量距離?光斑；光纖分為400μm、800μm芯徑，有無金屬保護(hù)套管版本；主機(jī)支持RS?485通訊、激光瞄準(zhǔn)選件，可設(shè)置峰值、谷值、時(shí)間常數(shù)信號(hào)處理參數(shù)。集光探頭可承受150℃環(huán)境，搭配水冷外殼可放置高溫腔體內(nèi)部；光纖本身不導(dǎo)電，完-全抵御中頻、高頻感應(yīng)加熱電磁場(chǎng)干擾。

2 IR?FA系統(tǒng)本體選型

2.1 主機(jī)機(jī)型區(qū)分

1）IR?FAC低溫型：PbS檢出元件，針對(duì)70?250℃低溫；

2）IR?FA中高溫單色：InGaAs、Si元件，用于400?2400℃金屬測(cè)溫；

3）IR?FAQ雙色光纖型：雙波長(zhǎng)比色測(cè)溫，適合發(fā)射率多變高溫金屬，同樣存在最-低測(cè)溫下限。

>雙色依然受灰體條件約束，玻璃、陶瓷等非灰體材料，不可選用雙色。

2.2 集光探頭IR?FL選型

IR?FL0/1/2/3/4/5/6/8不同集光探頭，每一個(gè)型號(hào)對(duì)應(yīng)一組測(cè)量距離與光斑直徑。選型第一約束條件：被測(cè)工件尺寸＞該安裝距離下的測(cè)量光斑；可選激光投光選件確認(rèn)測(cè)量點(diǎn)位。真空、爐內(nèi)工況集光探頭必須配套對(duì)應(yīng)的水冷、氣洗保護(hù)外殼IR?ZFX系列。

3 光纖組件選型關(guān)鍵約束

1）芯徑規(guī)格：400μm、800μm；800μm光纖標(biāo)準(zhǔn)最大長(zhǎng)度5m；400μm光纖可做到更長(zhǎng)定制長(zhǎng)度。

2）套管類型：

- 無金屬保護(hù)管IR?ZFH/ZFJ：適合無振動(dòng)，靜態(tài)布線；

- 帶金屬保護(hù)套管IR?ZFN/ZFK：振動(dòng)、機(jī)械磨損現(xiàn)場(chǎng)，保護(hù)光纖本體。

3）硬性安裝約束：光纖存在最小彎曲半徑，嚴(yán)禁硬折、銳角彎折，小于最小彎曲半徑會(huì)造成光纖內(nèi)部斷裂，紅外光傳輸損耗急劇上升，讀數(shù)偏低漂移。施工圖紙、現(xiàn)場(chǎng)安裝必須標(biāo)注光纖最小彎曲半徑，布線施工人員重點(diǎn)交底。

4 配套保護(hù)部件應(yīng)用

1）氣洗罩IR?ZFX02：吹掃集光探頭鏡片，阻擋粉塵、金屬蒸汽；

2）水冷外殼IR?ZFX08：爐內(nèi)強(qiáng)熱輻射，給集光探頭隔熱降溫；

3）真空爐工況：真空法蘭IR?ZFX12，真空測(cè)量窗IR?ZX11。

>??真空窗口材料必須匹配測(cè)溫波長(zhǎng)，石英、CaF?、BaF?透過波段各不相同，選錯(cuò)窗口材料，紅外能量被吸收，測(cè)量嚴(yán)重失真。

5 現(xiàn)場(chǎng)典型故障及排查方法

故障1：測(cè)量讀數(shù)持續(xù)偏低

排查順序：①檢查光纖有沒有過小角度彎折、擠壓損傷；②集光探頭鏡片、真空窗口是否沉積金屬蒸發(fā)膜；③核對(duì)光斑是否完-全覆蓋被測(cè)物體；④光纖接頭是否清潔、完-全插接到位。

故障2：溫度數(shù)值劇烈跳變

排查：確認(rèn)發(fā)射率參數(shù)；光纖接頭松動(dòng)；現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)造成集光探頭瞄準(zhǔn)偏移；光路間歇性被煙塵遮擋。

故障3：雙色模式頻繁觸發(fā)信號(hào)過低報(bào)警

排查：光路衰減過大，鏡頭污染；被測(cè)溫度低于雙色最-低測(cè)量下限。此時(shí)雙色條件不成立，部分機(jī)型自動(dòng)切單色模式，測(cè)量可信度下降。

6 安裝與運(yùn)維規(guī)范

1）集光探頭盡量避開金屬蒸汽飛濺，持續(xù)通入潔凈干燥氣洗空氣；

2）光纖走線預(yù)留松弛余量，不要拉緊拉直，轉(zhuǎn)彎位置做大圓弧過渡；

3）真空爐定期檢查真空窗口沉積物，停機(jī)擦拭；

4）主機(jī)單元安裝在遠(yuǎn)離高溫、強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，僅集光探頭伸入惡劣環(huán)境；

5）主機(jī)可以配置信號(hào)處理：峰值保持、時(shí)間常數(shù)；感應(yīng)加熱瞬態(tài)工件開啟峰值保持，配置接點(diǎn)復(fù)位。

7 結(jié)束語

IR?FA光纖紅外拓展了紅外測(cè)溫的應(yīng)用邊界，解決強(qiáng)電磁、真空腔體測(cè)溫難題，但系統(tǒng)對(duì)光路、光纖施工維護(hù)要求顯著高于普通一體化探頭。選型不僅要選主機(jī)，更要重視集光探頭光斑匹配、光纖規(guī)格與彎曲約束、窗口保護(hù)配件?，F(xiàn)場(chǎng)故障很大比例不是主機(jī)損壞，而是光纖彎折、鏡片污染、窗口材料錯(cuò)配。規(guī)范選型、施工交底、定期光路維護(hù)，才能保障長(zhǎng)期穩(wěn)定測(cè)溫。