MODLINE4两线制系列使用说明书
两线制系列使用说明书
北京杜贺利创科技有限公司
美国爱光中国技术服务中心
仪器保修
美国IRCON公司（简称IRCON）对于它制造的仪器因原材料和制造方面引起的故障自购买之日起保修两年。只有MAXLINE、UL TIMAX和SCANIR保修期是一年。
自发货90天内保修客户提出的修理。如果在这期间IRCON确认仪器有缺欠，将由IRCON负责修理或更换，仪器发回IRCON的运输费由买主予付。这项保修不适用于：（a）非IRCON制造的仪器，（b）IRCON以外人员修理过或变更过的仪器以致仪器受到不利影响，（c）由于不小心，以外损伤和超出IRCON技术要求条件造成的损害，或不正确的操作、维修和放置，或其他非正常的使用和维护。对于由IRCON购买而非IRCON制造的仪器，其保修责任按普遍遵从的惯例限制在由IRCON的供货者延伸到IRCON 的责任。前述保修条款不偿付运输、搬运、安装和修理或更换引起的其他费用。
除非IRCON明确提供的公认的条款，IRCON不承担任何其他责任，无论是IRCON制造的或IRCON提供服务的仪器，前述保修是唯一的。排除其他的表述和保修权以外的隐含保修。包含而不限制商务性的隐含保修和合理的特殊要求。
责任的界限
任何与本文抵触的事项，IRCON、它的合作者和各层次的供应者将不负责不合法的事故（玩忽职守或严重责任事故）或其他的任何特殊的、间接的、意外的或无论怎样的间接损害。对买主的赔偿排除了前述情况，并且IRCON、它的合作者和各层次的供应者根据合同和相互接触所做的事情积累的全部责任，诸如产品包含和合同包含的内容，无论是合同内容是玩忽职守或别的什么，其赔偿不超出基本责任产品或零件的价格。
注意人员伤害的危险
当仪器被用在恶劣工作过程中时可能引起仪器的损坏和人员的伤害，用户应当提供一个额外的装置或系统，建立一个安全过程闸门，一旦有危险，仪器受到保护。
目录
第一章MODLINE 4基本简介
1.1概述 (1)
1.2工作原理 (2)
1.3工作波长 (3)
1.4光学分辨率 (4)
1.5型号标志 (4)
第二章安装
2.1概述 (7)
2.2基本系统 (7)
2.3分划温度读数 (8)
2.4供电和负载要求 (8)
2.5多负载系统 (9)
2.6多回路系统 (10)
2.7 MODLINE4开关系统 (10)
2.8安装注意事项 (11)
2.9光学特性 (14)
2.10瞄准安装轴 (16)
2.11安装程序---标准壳体 (18)
2.12安装程序---水冷壳体 (19)
2.13特殊安装 (21)
2.14电缆的选择和MODLINE 4的接线 (22)
2.15系统接线和接地 (23)
2.16峰值保持接线 (26)
2.17安装检查 (26)
第三章操作
3.1 概述 (28)
3.2 初调 (28)
3.3 发射率设定 (28)
3.4 窗口对发射率的影响 (30)
3.5 初测 (30)
3.6 响应时间调节 (30)
3.7 峰值保持操作 (31)
第四章维修和保养
4.1 概述 (33)
4.2 清洁透镜 (33)
4.3 检查环境状况 (33)
4.4 校准 (33)
4.5 系统故障检修 (33)
第五章附件选择
5.1 概述 (35)
5.2 AA—3空气吹扫器 (35)
5.3 AI---4模拟指示器 (36)
5.4 IDP---4数字指示器/电源 (37)
5.5 PS---4电源 (37)
5.6 RDI---1远程数字指示器 (38)
5.7 SB---3万向安装架 (39)
5.8 WA---3水冷套 (40)
第六章应用指导
6.1 简介 (44)
6.2 发射率表 (46)
编后语 (59)
北京杜贺利创科技有限公司第一章MODLINE 4 基本简介
1.1 概述
MODLINE 4 是一个两线传输的红外测温仪，使用16—40V的直流电源，输出4---20mA随温度变化的线性电流，该电流可驱动4---20mA的指示器、记录仪、控制器、数字存储器或这些设备的组合。图1.1显示了基本电路。
该仪器经久耐用安全可靠，可用于恶劣环境中。所有零件都密封在一个铸铝壳内，符合NEMA 4（或对22系列的NEMA12）标准。可订购带水冷套的仪器以便能工作在高温环境中。
透镜被安装和密封在壳的前端。打开后盖后可看到调节和接线装置。如图1.2示，一个1/2英寸的NPT线管用于装线，注意：水冷外壳的后盖有一对螺栓。
图1.1 基本电路图图1.2实物照片
开盖前视图（标准外壳）
该仪器容易安装、操作和维护。透镜已预先调整好并被密封，因此没必要再做任何光学调整。选择一个无阻挡的清晰视距，瞄准被测物体，指示器上即可读出被测物体的温度值。
在后板上可根据被测目标调节发射率和最合适的响应时间。如选用峰值保持（型号标志块D=1），则附加有峰值延迟时间调节，只要操作过程是相同的就可以在开始时一次调节、设定好这些值。
高电平的电流信号减弱了长电缆传输的噪声问题。带屏蔽的绞合双线电缆在多数情况下是适用的。
七种不同系列的MODLINE 4具有不同的波长，适应了广泛的各类应用，测温范围可在0---1300℃内选择。
注：本说明介绍了标准型MODLINE 4，其原理也适用于带全包水冷套的仪器。
MODLINE4两线制红外测温仪使用说明
1.2 工作原理
MODLINE 4的工作基于一个简单原理：一个热物体辐射红外能量，其强度随温度变化，测量物体辐射红外能量的大小就可确定物体的温度，这种测量是非接触式的。
图1.3表示一个MODLINE 4与模拟电表和直流电源串联的回路，回路电流取决于MODLINE 4。
图1.3 MODLINE 4 基本工作原理
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进入MODLINE 4 透镜的红外辐射会聚焦在红外探测器上，红外探测器变红外能量为电信号，电信号的大小随辐射强度变化，这个电信号被放大、线性化后，以其输出电流的大小代表温度高低。输出电流驱动表头指针偏转，如果表头温度刻度与电流匹配，从表上可以直接读出温度值。
图1.3展示了MODLINE 4如何测量变化的温度。假设一个MODLINE 4温度范围是500---1500℉，测500℉目标时，电流是4mA，测1500℉目标时，电流是20mA，温度在500---1500℉之间时，电流将线性地在4mA---20mA之间变化。
图1.3A中，目标温度是500℉，目标辐射一个确定的能量，这时MODLINE 4探测这个能量，在表头上产生4mA电流，指针指在刻度的最下限（500℉）。
图1.3B和1.3C表示当目标温度增加时所发生的情况。MODLINE 4探测到更多的红外能量，表头电流增加并显示高温度读数。
总之，MODLINE 4提供了正比于所探测到的红外能量的直流电流，这个电流通过一个电流感应装置的变换被送到温度显示或温度控制部件上。
1.3 工作波长
整个系列覆盖了较宽的应用范围。MODLINE 4 的七个系列工作在不同的红外波长上，每一系列针对一温度范围。
各MODLINE 4 系列的工作波长选列在表1.1中，这个表也概括了这一范围内的一些主要应用。
MODLINE4两线制红外测温仪使用说明
1.4 光学分辨率
MODLINE 4 观测到目标表面上一确定的面积（斑），这面积被称为测试斑，测试斑的直径由光学系统的设计和测试距离确定。
图1.4是从MODLINE 4前缘算起的不同距离的测试斑的尺寸图。三维圆锥确定了MODLINE 4 在任何距离处的现场，圆锥内侧包围的是视场，圆锥外侧则不是视场。
如果不受阻拦，视锥将伸延无穷远，实际上，只能在有限的距离上瞄准目标且充满视锥。在图1.4中，距离是D时，测斑直径是d，可以看到MODLINE 4 移近目标，可测一个小的面积，远离目标需测较大的面积。
测试斑与测试距离之间的关系在1.5节的型号特性中给出。这个关系确定了仪器的光学分辨率，或任何测距上的最小测斑。如果测斑大于目标，输出电流将部分的取决于目标和部分地取决于背景，这时仪器将给出虚假的读数。所以强调在安装过程中分辨目标是重要的。
图1.4 不同距离的测试斑的尺寸
1.5型号标志
在探头侧面有型号和串号标牌，旋开后盖在后面板上的型号和串号与侧面标牌上的型号和串号是一致的，型号串号的数字意义表示如下：
A B C D E
□□ ---- □□□ --- □ --- □ --- □
A：仪器系列
B：温度范围
C：分辨率
D：输出特性
E：外壳种类
例：MODLINE 44—01C—1—1—0
表明44系列仪器，温度范围0—100℃，高光学分辨率，带峰值保持的4--20 mA 输出，具有标准外壳，其他详见附表。
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MODLINE4两线制红外测温仪使用说明
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第二章安装
2.1 概述
MODLINE 4 使用户可以自己建立一个温度监视系统，如果遵循本章的指导，系统将是正确的、安全可靠的。
MODLINE 4 与现代工业大多数具有4--20 mA的设备兼容。可以选择各种显示器，记录仪或其他设备实现你的系统。可以根据需要用这些设备与多个MODLINE 4 探头组合，并用手动或自动开关巡徊监测它们。只要系统适配MODLINE 4 的特性，就能得到满意的结果。
大部分的描述是基于IRCON附件的应用。
● PS—4 电源
● AI—4 模拟指示器
● IDP—4 数字显示器/电源
描述也适用于任何其他与MODLINE 4 兼容的系统。
2.2基本系统
图2.1表明了一个由MODLINE 4 、模拟电表和一个电源组成的简单系统，他们构成了一个连续的电流环路。
图2.1 MODLINE 4的基本环路和响应曲线
系统是由一个能提供16—40V的直流稳压电源供电，该稳压电源由交流电压供电。
环路电流取决于MODLINE 4 ，是一个校准过的4--20mA输出，这个电流流经所有的环路元件，并在仪器的满温度跨度范围内随目标温度变化。
例如：一个500—1500℉的仪器，当观测500℉目标时，有4mA的输出，当观测
MODLINE4两线制红外测温仪使用说明
1500℉目标时输出电流是20mA。从4mA到20mA，输出是16mA的线性电流，所跨越的温度范围表示在图2.1的曲线上。
2.3分划温度读数
IRCON 的AI –4 模拟指示器按你所订购仪器的温度范围来刻度读数，指针直接指示温度值。
如果你用任何其他的4--20mA指示器，把电流值变换成温度值是很简单的，4mA 代表MODLINE 4 的起始温度，20mA代表满度温度。MODLINE 4 的电流随温度线性变化，等量的电流增量，对应测温范围内的等值的温度增量。
数学表达式：仪器温度范围内的任意一点温度为TIND
I-4
TIND = --------- ×（TF.S. – TZ.S.） + TZ.S.（度）
16
其中：I 是环路电流（mA）
TF.S.是满度温度
TZ.S.是起始温度
例：MODLINE 4 的温度范围是500—1500℉，环路电流是8 mA，计算此时的温度值：
8－4
TIND = -------- ×（1500 － 500）＋ 500 = 750℉
16
可用这个公式给出一个如图2.1所示的温度—电流曲线，或在4--20mA的指示器上标出温度。
2.4供电和负载要求
MODLINE 4 可工作在16—40V的直流电源上，如果超出40V，MODLINE 4 将处于随时被损坏的状态，如果低于16V，MODLINE 4将不工作。
假如你用自己的电源，要保证满足MODLINE 4 的要求，主要的性能是供电电压和电流能力。对于指示器，记录仪或其他负载元件，要严格注意负载电阻及零刻度、满刻度电流。
电源的部分电压要降在负载上，因此他不可能全被MODLINE 4 利用，在图2.1中，例如指示器有7欧姆电阻，满刻度时电流是0.02A，指示器的负载压降是：
E = IR = 0.02 × 7 = 0.14V
如果供电电压是24V，则MODLINE 4 在最大电流时得到的电压是24 － 0.14 = 23.86V ，它将高于所需的最小电压16V。
表2.1列除出了负载电压如何随负载电阻增加而变化的。随着负载电阻的增加，需要更高的电源电压，除去负载损耗外，留下足以使MODLINE 4 工作的电压。
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用表2.1指导选择电源电压，确定环路的总的负载电阻，如果电缆电阻有明显的影响，把它也加上。如果你想用多个指示器或其他设备，一定要计算出总的串联电阻。（见图2.2例）
注：电缆的电阻要加进去，但电缆电阻通常很小，1500英尺电缆也仅仅几欧姆。
图2.2 MODLINE 4 多负载电路
2.5多负载系统
在图2.2中，记录仪、模拟指示器和控制器都串联在环路内，MODLINE 4 产生的4--20mA电流流过这些串联的设备，产生正比其电阻的压降，这些压降的总合就是总压降（加上电缆的压降），如图2.2标出的电阻值，总的电阻RL：
RL = 215 + 7 + 175 + 3 = 400 Ω
在最大电流Imax= 0.020 A时总的负载电压：
E L = Imax ×RL =0.020× 400 = 8 V
用24V电源，降掉8V，保证了表2.1的16V最小MODLINE 4 供电电压的需要。
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注意：直流供电不能超过40V
2.6多回路系统
图2.3是一个多回路系统的例子。两个MODLINE 4 回路共用一个电源，这是典型的分别测量两个（或多个）点的装置，优点是在于用了经济的单电源供电。这里考虑的重点是电源的电流容量，例如2.3图中，当环路A和B同时是测量满度温度时，电流IA和IB都是20mA，总的供电电流是40mA。
IRCON 的PS---4型电源有200mA电流容量，具有带动10个MODLINE 4 回路的能力。
2.7MODLINE 4开关系统
有时你可以更经济更有效的利用开关，图2.4告诉你如何利用开关使一个指示器、一个电源与两个MODLINE 4之中的任何一个相连，这时就可用一个指示器测两个点中的任一点的温度。
开关是双刀双掷的，与MODLINE 4 输出线相连，开关可以手动、自动、也可以是继电器控制。
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图2.3 一个电源多个电路图2.4 用开关控制多个MODLINE 4 探头
2.8安装注意事项
a 概述
MODLINE 4 是固定焦距的仪器，其光学元件在制造时已校准好，有固定的光学特性，此特性决定了在一定距离上的被测面积的尺寸，或被称为从仪器前法兰算起的在任一给定距离上的“测斑”，这“测斑”就是从MODLINE 4 探测器能测到的目标面积。
每个步骤保证可靠精确的测量。光学和电路系统在工厂装配时被精确的校准达到确定的指标。
如果仔细合理的安装，它将保证精确的温度测量和长久耐用的服务。
MODLINE 4有图2.5所示的标准外壳和水冷外壳，但里面的光学系统和电路特性是相同的。不同的安装和操作将在以后指出。
注意！个人伤害的危险
当这个仪器被用在临界状态时，可能引起机件的损坏和个人伤害，用户应备有一个附加装置或系统，它能启动一个安全保护装置使这个仪器停止工作。
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图2.5 标准外壳和水冷外壳的MODLINE 4
b 机械安装
MODLINE 4 可以用其前法兰安装也可以用底部的衬板安装在基座上。安装附件在第五章介绍。
瞄准目标的方法在本章2.10节介绍。
如果被安装面是处于地电位，可以直接用螺栓安装到这个面上，如果被安装面不是处于地电位，你应该有一个绝缘垫并使用绝缘安装件，在2.15节详细介绍。
注：最长的信号电缆长度是1000米，要考虑你的安装地点和电缆走向。
C 环境温度
标准外壳
标准外壳的MODLINE 4 工作温度为0---66 ℃，假如超过这个温度界限，可能出现错误的温度指示或仪器的损坏。由于条件限制，你想工作在接近上限温度环境中，用IRCON 的WA---3水冷套附件是一个解决的办法（第五章有它和其他附件的介绍）。
如图2.7，在仪器和目标之间插入一个热屏蔽也是解决超环境温度的一个办法。借助于风扇风冷或用IRCON 的AA—3 空气吹扫器也是可行的选择。
如果MODLINE 4 是工作在低于下限温度的环境中，就要考虑某种形式的保温措施，例如把仪器安装在可控温的箱体内或外面包上电热带等。
注：对43---04F和43---02C系列的仪器环境温度的要求是10℃—45℃。
对所有22系列的仪器环境温度的要求是0℃---54℃。
全包水冷外壳
带全包水冷套的MODLINE 4 可以在200℃的环境温度下工作，水温不高于24℃，
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最小流量20加仑/小时（75升/小时）。
电缆温度限制
标准PVC电缆最高耐温100℃，IRCON 提供的硅橡胶电缆最高耐温200℃。根据这两项标准，事先考虑好电缆的安装路径。
d 空气吹扫器
如果灰尘、油、水汽等附着在透镜上将引起温度指示偏低。对于有标准外壳的仪器，用一个AA—3空气吹扫器可以解决这个问题。带有全包水冷外套的MODLINE 4 本身就有空气吹扫。
要用清洁干燥的空气，流量为6立方英尺/分钟（0.17立方米/分钟）。
图2.6 MODLINE 4 （标准外壳）图2.7 MODLINE 4 （标准外壳）带水冷和空气吹扫附件有热屏蔽保护
注意
所有MODLINE 4 的透镜上有多层膜，以保证工作波长和增加透射率。虽然这些增透膜符合军用特性的牢固程度，但是硬物也会将它划伤。
湿气、油或活性化学物的沉积都会污染光学系统。清除这些污染很困难，要当心破坏增透膜。用空气吹扫可以帮助你防止污染沉积和损坏透镜，但必须是清洁的空气。如果必要，安装一个空气过滤器。
e 测斑尺寸和光学分辨率
关于测斑和分辨率要遵循2.9节的规则。重要的是，保证目标面积至少二倍于测斑的尺寸（或者说测斑尺寸是目标尺寸的二分之一）。
f 插入物体
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在MODLINE 4和目标之间的物体可能引起测量误差，任何进入探测器视场的物体都会引起温度读数的误差。
在选择安装位置之前，要象照相那样考虑光学路径，如果在视场内有干扰物要另选一个角度。
g 反射
来自其他辐射体的反射是一个潜在的测温误差源，MODLINE 4接收的总的辐射即有目标的辐射也有反射的辐射。
例：炉壁和加热器就是比目标更热的反射源的例子。许多反射问题可以通过改变视角和屏蔽来消除。在第六章讲述了防止和消除反射问题的建议。
h窗口的使用
像真空炉、惰性气体炉，如果必须通过窗口观测，窗口材料要特别注意选择，它必须在MODLINE 4 的工作波段上有高的透射率。
3.4节提供了窗口材料选择的指导原则。
2.9光学特性
探测器只响应图2.8所示视场锥管以内物体的红外辐射，测量的是现场锥管以内物体的温度，而不是外部物体的温度。
测斑尺寸d是测距为D时锥管的直径。所谓不同的距离就是探头前缘到目标的距离。在图2.8中，测距D1对应测斑d1，测距D2对应测斑d2。
正确的测温需要目标充满现场，图2.9表明了理想的情况。最好是保证目标表面积至少是测斑尺寸的两倍。这给了你一个探头或目标偏移的余地，并且所有的光学测温以都有光学锥管设计尺寸的允差。
如果目标小于测斑，探测器就会收到目标以外的辐射，这将引起错误的温度指示。测距与测斑的对应关系见表2.2。
图2.8 测斑与距离
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图2.9 理想的测量情况
表2.2各种距离时的测斑尺寸
MODLINE4两线制红外测温仪使用说明
表2.2给出了测斑与测距的关系，MODLINE 4有标准分辨率、高分辨率和甚高分辨率，但22系列没有甚高分辨率，43系列仅有标准分辨率。在探头背面（旋开后盖）型号中的方框C表示分辨率，侧面标牌上也有此标志。“0”表示标准分辨率，“1”表示高分辨率，“2”表示甚高分辨率。
参考表2.2来确定你的仪器的光学分辨率。
2.10瞄准安装轴
MODLINE 4 是按机械轴瞄准目标的，因此它的机械轴心应贯穿想要测到的目标面积中心。光学轴心已调整在尽可能的接近于机械轴，所以瞄准了机械轴，你也就是瞄准了视场锥管的中心。
在目标很大的情况下（目标尺寸数倍于测斑尺寸），沿着探头外壳的顶部或侧面可以简单粗略的进行瞄准。更精确的瞄准参考下面的说明。
★基座安装
如果想把MODLINE 4 安装在一个基座上，按图2.10从基座台面延长一条直线到被测面积中心点的下部。对于标准外壳，这条线低于中心测量点2.1英寸（53mm），对于带水冷套的仪器，这条线低于中心测量点3.3英寸（84 mm）。这就确立了垂直方向的瞄准。
用瞄准安装孔使与目标中心成一直线的方法可建立水平安装。
注意这些轴系和安装支撑面，当基座固定在安装支撑上时，光轴要对正预想的视场中心。
★前法兰安装
第二种安装方法是用MODLINE 4 的前法兰作为安装面。仪器的光学轴与壳体的机械中心线是重合的，它与壳体的前法兰垂直。仪器的安装要使光学轴心与预测的面积中心重合。
这个方法需要你目测一条直线对准被测目标的中心，这条线就是光轴。要建立一个与光轴垂直的安装支撑。当把前法兰安装到这个支撑上时，要恰当的瞄准到目标上，2.10图所示。
注：图上表示了MODLINE 4 的前法兰与目标表面平行，光轴与目标面垂直。但你可能使光轴呈其他角度，这时，测斑将是一个椭圆，只有目标表面呈足够大时，才不出现问题。