使用紅外線爐的關鍵是精準地測量工藝溫度。爐操作工需要精準的溫度讀數來實現生線產速度的最大化、優化效率、提高產量和減少運行成本。

高強度紅外短波輸送加熱系統用于烘干聚四氟乙烯板上的溶劑

紅外爐的使用遍及大量的各種工業生產過程，例如涂層固化、塑料成型前加熱和玻璃加工。在這些應用中，可以根據狀態變化，即時對作為閉環控制系統的組成部分的紅外(IR)系統進行調整。

在紅外加熱系統中，紅外加熱器或熱輻射器被設置為高于被加工零件將要達到的溫度的某個溫度。這些加熱器通過電磁輻射，將能量傳輸給零件。產品內部的分子因紅外輻射而受激并產生振動。其結果是，能級升高，導致溫度上升、狀態變化（液態變成氣態）、出現聚合作用或硬化。

在典型的生產性應用中，最終零件溫度由零件停留在紅外爐內的時間來確定。輻射能的傳輸而加熱器的溫度與零件溫度的差異變大而增強。這一過程的發生不需要兩個物體保持接觸或者兩個物體之間有任何介質。

紅外爐的使用時機

對流加熱爐的控制只利用空氣和空氣速度。此外，在對流加熱爐中，整個產品停留時間的一部分需要用來將產品提高至工藝溫度。毫無疑問，處于對流爐中的產品的溫度始終不會超過其環境溫度，因此，產品不會因停留在高溫空氣中而出現過熱危險。

與此形成鮮明對比的是，紅外發射管可以利用不同的能量密度和波長，來達到合適的加熱速度和溫度。與對流加熱爐相比，紅外線具備更高的能量傳輸速度，從而可以更快地提升產品的溫度。例如， 長波紅外線發射 4.0 至 6.0 μm 的能量，能量密度介于 5 至 15 W/in2。中波紅外線發射 2.4 至 4.0 μm 的能量，能量密度介于 15 至 60 W/in2。

圖1紅外測溫儀提高了制造過程的一致性，從而可以減小產品波動、提高產品質量和產能

短波紅外線發射1.0至1.2 μm的能量，能量密度介于100至200 W/in2。當可以達到高能量密度時，可以更快速地完成產品加熱，但是，也可能導致產品過溫。

涂層固化是最適合采用紅外線的大量應用中的一種應用。例如，采用紅外線對卷繞線圈上的涂層進行加熱時，無需對金屬的整個厚度方面完成完全加熱即可實現涂層固化。采用紅外加熱器，可以實現離散區域控制。紅外加熱器理想適用于實現準確的溫度曲線，例如，對連續紙卷或連續織物進行濕度控制。紅外技術的另一個優點是啟動時間短，可以快速達到工藝狀態。該加熱爐可在數分鐘甚至于數秒內使產品達到所需要的工藝溫度。

過程控制要求

在工業工廠中，溫度作為工藝、產品或設備部件的一個狀態指標具備非常重要的作用。 圖 2紅外測溫儀內部的光學鏡片，收集由物體發射的紅外線能量，并將這些能量聚焦到檢測器上。檢測器接下來將該能量轉變成電信號，經過放大后，顯示為溫度讀數。

精準的溫度監控可以提高產品質量，提高產能。因為生產過程在最佳狀態下不會出現中斷，因此，它還可以實現停機時間的最小化。

例如，對紙、塑料膜和金屬箔上的涂層進行烘干時，溫度是一個關鍵的變量。紅外烘干器被用來將涂層和基材的溫度提升至所需要的干燥/固化溫度。精準的工藝控制要求來自織物或膜卷溫度傳感器的閉環反饋信號，以向操作員提供詳細的溫度曲線。

更重要的是，最終用戶需要有可以承受惡劣生產環境的溫度測量解決方案。這意味著，有時候需要將測溫儀放入絕緣套中，或者，為設備提供空氣冷卻或水冷卻裝置。為了實現溫度傳感器與惡劣的工藝條件之間的熱隔離，甚至有可能需要使用氣室。

溫度測量選項

紅外加熱爐、烘干器和其它過程加熱系統的制造商為它們的設備設計精確、可靠的溫度控制功能。在生產過程中，爐操作工必須獲得實際產品溫度的精確讀數；否則，加工質量將會降低，廢品率將會增大，從而減小工廠的利潤率。

溫度測量解決方案通常要么包含接觸式傳感器，要么包含非接觸式傳感器。

圖2

例如熱電偶等的接觸型儀器在這些應用中缺乏實用性。因為，在這些應用中，溫度傳感器在完全冷卻以前可能接觸到產品，從而導致涂層或產品表面受損。熱電偶還可能無法跟蹤熱力循環期間出現的快速溫度變化。

對于無法使用熱電偶或其它探針型傳感器的環境，可以使用非接觸式紅外測溫儀來測量溫度（圖1）。

圖3紅外傳感器系統配合非接觸式紅外溫度測量與數據采集軟件對設定點溫度進行控制

紅外裝置的使用，使得工藝加熱爐中的精準溫度控制成為可能，從而可以用來烘烤、腌制、預熱、熱成型、烹調、溶化、收縮、薄化和烘干各種產品。

要獲得紅外測溫儀的這種優點，必須理解其工作原理。所有的物體都發射紅外輻射能。物體的溫度越高，其分子越活躍，發射的紅外輻射能越多。紅外測溫儀內部的光學鏡片，收集由物體發射的紅外線能量，并將這些能量聚焦到檢測器上。檢測器接下來將該能量轉變成電信號，經過放大后，顯示為溫度讀數（圖2）。

紅外測溫儀可以用來快速、高效地監控動態過程的溫度。不同于其它測量技術的是，紅外測溫儀可以直接測量過程溫度，允許用戶快速調整工藝參數，從而優化產品質量。紅外測溫儀還可以幫助提高生產效率，通過實現更小度量單位和獲得更多溫度數據來提高產出。既可測量大型區域，也可測量某個小型點狀區的測量。

最先進的非接觸式紅外傳感器進一步擴展了溫度測量技術，可以提供多個擴展溫度量程、激光瞄準裝置和高分辨率透鏡?？梢酝瑫r輸出模擬量和數字量信號，使得溫度數據可以集成到閉環控制系統中，這些同時輸出的信息可以用于遠程溫度監控和分析。

紅外傳感器系統配合紅外溫度測量與數據采集軟件，可對設定點溫度進行控制。由于該軟件可以產生精確的生產記錄，可以讀取和記錄每個過程目的的溫度。一旦達到設定點溫度，可以自動關閉熱源，以維持正確的溫度（圖3）。

紅外加熱爐與紅外溫度測量技術的配合使用，為工藝加熱應用提供了一個功能強大的組合。