Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại cho phép đo nhiệt độ bề mặt từ xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp với vật thể. Tuy nhiên, trong quá trình lắp đặt, một số lỗi như khoảng cách lắp đặt không phù hợp, hệ số phát xạ cài đặt sai hoặc thấu kính bị bám bụi đều có thể làm sai lệch giá trị nhiệt độ ghi nhận. Những sai lệch này có thể ảnh hưởng đến việc kiểm soát nhiệt độ, chất lượng sản phẩm và hoạt động của hệ thống tự động hóa. 

6 SAI LẦM KHI LẮP ĐẶT CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI

1. Lắp đặt cảm biến quá xa vật cần đo

Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không đo nhiệt độ tại một điểm duy nhất mà thu bức xạ từ một vùng xác định trên bề mặt vật thể. Vùng đo này mở rộng khi khoảng cách giữa cảm biến và vật cần đo tăng lên.

Khả năng này được thể hiện qua tỷ lệ khoảng cách trên kích thước điểm đo (Distance-to-spot ratio, D:S). Ví dụ, cảm biến có tỷ lệ D là 20:1 sẽ có đường kính vùng đo khoảng 10 mm tại khoảng cách 200 mm, theo tỷ lệ danh định của thiết bị.

Sai lầm thường gặp là lắp cảm biến quá xa khiến vùng đo lớn hơn kích thước vật thể. Khi đó, cảm biến có thể thu thêm bức xạ từ nền hoặc các vật xung quanh, làm nhiệt độ hiển thị không còn phản ánh chính xác đối tượng cần đo.

Cách khắc phục:

Trước khi lắp đặt, cần xác định kích thước vật thể và khoảng cách đo dự kiến để tính toán đường kính vùng đo. Nên đảm bảo vật cần đo phủ kín vùng đo, đồng thời có một khoảng dự phòng để tránh ảnh hưởng từ nền xung quanh.

Đối với các vật thể nhỏ như dây kim loại, linh kiện điện tử hoặc sản phẩm trên băng tải, nên ưu tiên cảm biến có tỷ lệ D lớn hoặc lắp ở khoảng cách gần hơn nếu điều kiện cho phép.

Xem thêm: Hệ số phát xạ cảm biến hồng ngoại (emissivity) là gì?

2. Không điều chỉnh hệ số phát xạ theo vật liệu

Hệ số phát xạ là thông số thể hiện khả năng phát ra bức xạ nhiệt của bề mặt vật liệu so với vật đen lý tưởng ở cùng nhiệt độ. Đây là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác của cảm biến nhiệt độ hồng ngoại.

Mỗi loại vật liệu có đặc tính phát xạ khác nhau. Các bề mặt như gỗ, giấy, cao su và nhiều loại nhựa thường có hệ số phát xạ tương đối cao, trong khi nhôm, đồng và thép không gỉ đánh bóng thường có hệ số phát xạ thấp hơn.

Đặc biệt, bề mặt kim loại bóng có khả năng phản xạ bức xạ từ môi trường xung quanh. Vì vậy, cảm biến có thể ghi nhận nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn nhiệt độ thực tế tùy thuộc vào nguồn bức xạ phản xạ.

Sai lầm phổ biến là giữ nguyên hệ số phát xạ mặc định của cảm biến cho mọi loại vật liệu. Điều này có thể gây sai số đáng kể khi chuyển đổi đối tượng đo.

Cách khắc phục:

Cần cài đặt hệ số phát xạ phù hợp với vật liệu và tình trạng bề mặt cần đo. Có thể tham khảo bảng hệ số phát xạ của nhà sản xuất hoặc xác định thông số thông qua phương pháp đo đối chiếu phù hợp.

Với bề mặt kim loại bóng, có thể sử dụng băng keo chịu nhiệt có hệ số phát xạ đã biết hoặc lớp phủ đen mờ phù hợp tại điểm đo. Sau khi bề mặt đạt trạng thái nhiệt ổn định, tiến hành đo trên vùng đã xử lý để giảm ảnh hưởng của phản xạ.

3. Đặt cảm biến đo xuyên qua kính hoặc lớp màng nhựa

Một hiểu lầm thường gặp khi sử dụng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại là thiết bị có thể đo nhiệt độ của vật thể phía sau cửa kính hoặc lớp màng bọc thông thường.

Trên thực tế, cảm biến chỉ thu được bức xạ trong dải bước sóng mà thiết bị được thiết kế để nhận biết. Kính thông thường và nhiều loại màng nhựa không truyền được bức xạ hồng ngoại ở dải bước sóng đo của cảm biến.

Do đó, khi hướng cảm biến vào một vật thể phía sau cửa kính, thiết bị thường ghi nhận nhiệt độ bề mặt kính thay vì nhiệt độ của vật cần đo.

Cách khắc phục:

Nếu cần đo nhiệt độ qua cửa sổ bảo vệ, sử dụng vật liệu cửa sổ chuyên dụng có khả năng truyền bức xạ tại dải bước sóng của cảm biến. Đồng thời, cần kiểm tra sự tương thích giữa vật liệu cửa sổ và loại cảm biến đang sử dụng.

Đối với các ứng dụng đo nhiệt độ qua lớp màng nhựa, cần lựa chọn bước sóng phù hợp với đặc tính hấp thụ và truyền bức xạ của từng loại polymer.

4. Để bụi bẩn và hơi nước bám lên thấu kính

Thấu kính là bộ phận thu nhận bức xạ hồng ngoại từ vật thể. Khi bụi, dầu hoặc hơi nước ngưng tụ bám lên bề mặt thấu kính, lượng bức xạ truyền đến bộ phận thu nhận có thể bị suy giảm, khiến kết quả đo không ổn định.

Ngoài ra, bụi dày, khói và hơi nước trong đường ngắm cũng có thể hấp thụ hoặc tán xạ bức xạ hồng ngoại, tùy thuộc vào bước sóng và điều kiện môi trường.

Tình trạng này thường gặp trong nhà máy thép, xi măng, chế biến gỗ, sản xuất nhựa và các dây chuyền có nhiều bụi hoặc hơi dầu.

Cách khắc phục:

Nên lắp cảm biến tại vị trí hạn chế bụi bẩn và hơi nước xâm nhập trực tiếp vào thấu kính. Với môi trường khắc nghiệt, có thể sử dụng phụ kiện thổi khí sạch để duy trì bề mặt thấu kính.

Bên cạnh đó, cần xây dựng lịch kiểm tra và vệ sinh định kỳ. Không nên sử dụng hóa chất hoặc vật liệu lau chùi có thể làm trầy xước lớp phủ thấu kính.

Xem thêm: Hướng dẫn lựa chọn cảm biến nhiệt độ hồng ngoại phù hợp cho nhà máy

5. Cài đặt sai dải đo hoặc đấu nối tín hiệu 4-20mA

Đối với cảm biến nhiệt độ hồng ngoại có đầu ra 4-20mA, giá trị nhiệt độ được chuyển đổi thành tín hiệu dòng điện tương ứng với dải đo đã cài đặt.

Một lỗi thường gặp là dải nhiệt độ trên cảm biến không khớp với cấu hình đầu vào analog của PLC hoặc bộ hiển thị. Ví dụ, cảm biến được cài đặt dải đo 0–500°C, nhưng PLC lại quy đổi tín hiệu 4-20mA theo dải 0–400°C. Khi đó, cảm biến vẫn có thể đo và truyền tín hiệu bình thường, nhưng giá trị nhiệt độ hiển thị trên hệ thống sẽ bị sai lệch.

Ngoài ra, việc đấu nối nhầm sơ đồ hai dây và ba dây, cấp sai điện áp hoặc sử dụng điện trở tải vượt giới hạn cho phép cũng có thể gây ra lỗi truyền tín hiệu.

Cách khắc phục:

Trước khi đưa hệ thống vào vận hành, cần kiểm tra các thông số sau:

• Dải nhiệt độ cài đặt trên cảm biến và dải quy đổi trong PLC.
• Điện áp nguồn cấp theo yêu cầu của thiết bị.
• Sơ đồ đấu nối hai dây hoặc ba dây.
• Điện trở tải tối đa của vòng dòng 4-20mA.
• Cấu hình ngõ vào analog và đơn vị hiển thị nhiệt độ.

Việc đối chiếu các thông số này giúp đảm bảo tín hiệu từ cảm biến được truyền và quy đổi chính xác trong toàn bộ hệ thống điều khiển.

6. Không kiểm tra độ chính xác sau khi lắp đặt

Sau khi hoàn tất lắp đặt, nhiều hệ thống được đưa vào vận hành ngay mà không thực hiện bước đo đối chiếu. Điều này khiến các sai lệch do khoảng cách, góc đo, hệ số phát xạ hoặc cấu hình tín hiệu không được phát hiện kịp thời.

Đặc biệt, trong các dây chuyền sản xuất yêu cầu kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ, sai số kéo dài có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả vận hành.

Cách khắc phục:

Sau khi lắp đặt, nên kiểm tra kết quả đo bằng thiết bị tham chiếu phù hợp và đã được hiệu chuẩn. Có thể sử dụng nhiệt kế tiếp xúc hoặc một thiết bị đo hồng ngoại khác có độ chính xác phù hợp. Khi đối chiếu, cần đảm bảo hai thiết bị đo cùng một vùng bề mặt, trong điều kiện nhiệt độ ổn định và có xét đến hệ số phát xạ của vật liệu. 

Nếu kết quả chênh lệch vượt giới hạn cho phép, cần kiểm tra lại vị trí lắp đặt, hệ số phát xạ, kích thước vùng đo và cấu hình đầu ra trước khi kết luận cảm biến bị lỗi.

NHỮNG VỊ TRÍ CẦN LƯU Ý KHI LẮP ĐẶT CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ HỒNG NGOẠI

Các sai lầm trong lắp đặt thường xuất hiện khác nhau tùy theo vật liệu và điều kiện sản xuất. Dưới đây là một số ứng dụng công nghiệp cần chú ý khi sử dụng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại.

Trong ngành thép và luyện kim

Khi đo nhiệt độ phôi thép, thép tấm hoặc thanh kim loại trên dây chuyền cán, cần chú ý khoảng cách đo, kích thước vùng đo và hệ số phát xạ bề mặt. Bụi, hơi nước và lớp oxit trên bề mặt kim loại cũng có thể ảnh hưởng đến kết quả. Nên lựa chọn cảm biến có dải đo và bước sóng phù hợp với từng công đoạn.

Trong ngành nhựa và sản xuất bao bì

Khi đo nhiệt độ màng nhựa trên dây chuyền thổi màng hoặc tấm nhựa sau công đoạn gia nhiệt, cần lựa chọn bước sóng phù hợp với loại polymer. Một số loại nhựa có đặc tính truyền và hấp thụ bức xạ khác nhau theo bước sóng, vì vậy không phải cảm biến hồng ngoại nào cũng phù hợp với mọi loại nhựa.

Trong ngành thủy tinh và gốm sứ

Ở các công đoạn nung và làm nguội, cần kiểm tra khả năng đo của cảm biến đối với vật liệu có tính truyền bức xạ hoặc phản xạ nhất định. Đặc biệt, với thủy tinh, việc lựa chọn bước sóng phù hợp là yếu tố quan trọng để tránh đo nhầm nhiệt độ bề mặt hoặc bức xạ từ môi trường phía sau.

Trong ngành giấy và dệt may

Khi giám sát nhiệt độ giấy, vải hoặc màng vật liệu trên băng tải, cần đảm bảo vùng đo nằm hoàn toàn trên bề mặt sản phẩm. Do vật liệu thường mỏng và chuyển động liên tục, cần chú ý kích thước điểm đo, tốc độ đáp ứng và vị trí lắp đặt để tránh thu nhận bức xạ từ băng tải hoặc các bộ phận xung quanh.

Hi vọng bài viết đã mang đến những thông tin hữu ích, giúp bạn nhận biết các sai lầm thường gặp khi lắp đặt cảm biến nhiệt độ hồng ngoại. Mọi thông tin, thắc mắc về cảm biến nhiệt độ hồng ngoại, vui lòng liên hệ với đội ngũ Sensors Việt Nam để được tư vấn và hỗ trợ nhanh nhất. 

Sensors Việt Nam hiện đang cung cấp các dòng cảm biến nhiệt độ hồng ngoại chính hãng từ Calex (UK), với nhiều lựa chọn về tín hiệu đầu ra như 4-20mA và Modbus RTU RS485, đáp ứng đa dạng nhu cầu đo lường và giám sát nhiệt độ trong công nghiệp. Tùy theo model, thiết bị có dải đo từ -20°C đến 1000°C, thậm chí lên đến 2000°C đối với một số phiên bản chuyên dụng.

Các sản phẩm sẽ được cung cấp với đầy đủ CO/CQ, chính sách giá tốt, chế độ bảo hành uy tín, giao hàng nhanh chóng toàn quốc và có dịch vụ tư vấn - hỗ trợ kỹ thuật tận tình trước, trong lẫn sau khi mua hàng.