德国optris：红外测温仪怎么测量电路板元器件？

在电子研发、维修和质控领域，电路板上元器件的温度是成为评估健康状况、性能瓶颈和判断潜在故障的一个非常重要的指标。红外测温仪是一种非接触、快速响应的测温工具，可以测量电路板元器件并且发挥重要作用。然而，测量一块布满各式封装、材质反光、且空间狭小的电路板，远非对准即按那么简单。它是一项要求操作者深刻理解测温原理、电路特性并掌握严谨方法的精密任务，德国optris对此进行简单介绍：

1. 理解为何测量电路板如此特殊？

在开始测量前，我们必须认清在此场景下遇到的独特挑战，这是实现精准测量的第一步。

（1）目标微小且密集：现代电子设备高度集成，电阻、电容、IC芯片、晶体管等元器件的尺寸可能仅有几毫米甚至更小。它们紧密排列，这要求红外测温仪必须具备优异的光学分辨率，才能将测量光斑精准地覆盖在目标元件上，而非周围的其他元件或焊盘。

表面发射率千差万别：这是最大的误差来源。电路板是一个发射率（ε）的大观园：

（2）IC芯片封装：发射率相对较高，通常在0.9左右，是比较理想的测量对象。

（3）光亮的金属引脚/焊锡：发射率极低，可能在0.1-0.3之间，像一面镜子，会强烈反射周围环境的辐射。直接测量此类表面，读出的温度很可能是反射自操作者身体、灯光或窗户的温度，而非真实温度。

（4）铜箔走线：氧化后的铜箔发射率会升高，但新的、光亮的铜箔发射率很低。

（5）陶瓷封装：发射率较高，通常在0.8-0.9之间。

（6）强烈的反射与背景干扰：光亮的PCB板基材和元件表面会反射任何环境热源。此外，邻近的高功率元件会产生强烈的热辐射，通过反射和热传导会影响对目标元件的测量。

动态变化的温度：电路板在通电瞬间、稳定工作、满载运行和休眠状态下的温度差异巨大。测温并非一个静态行为，而是一个需要捕捉变化的过程。

2. 测量前的精密准备：设置与校准

“工欲善其事，必先利其器”。在按下测量键前，请完成以下关键准备工作：

（1）选择合适的红外测温仪：

高距离系数比（D:S）： 这是首选指标。例如，50:1的比率意味着在距离目标50厘米处，测量光斑直径仅为1厘米。对于精密电路板测量，建议选择D:S不低于30:1的型号，80:1或更高则更佳。

（2）双激光瞄准或可视光瞄准：单点激光可能无法准确反映实际测量区域。双激光瞄准通过两个激光点清晰地标示出测量区域的边界，能极大提升瞄准精度。有些型号还提供通过摄像头实现的真实可视光瞄准，所见即所测。

（3）可调发射率与高精度：设备必须允许手动设置发射率，且测温精度最好在±1.5°C或更高。

（4）响应时间快：能够捕捉温度的快速变化。

（5）精确设定发射率（ε）：

查表法：参考标准的材料发射率表，对常见材质进行初步设置。

胶带法：在无法确定发射率或表面反光严重时，这是黄金法则。取一小块电工黑胶带，紧密粘贴在待测元件表面。将测温仪发射率设置为0.95，测量胶带区域的温度。此温度即可视为该元件的真实表面温度。

涂层法：使用专为高温测量设计的哑光黑漆在元件表面涂一个薄层，然后以0.95的发射率进行测量。此法适用于允许永久性标记的研发场景。

环境准备与电路板状态设定：

稳定环境：在无风、远离阳光直射和空调出风口的环境中进行。

屏蔽反射：尽量避免在目标反射路径内出现高温物体。可以尝试用低发射率的材料在元件周围制作可以增加临时遮光罩。

明确测试条件：确定你要测量的是电路板的何种状态——静态待机、满载运行、还是一个特定故障模式下的温度。

3. 实战操作流程：

现在，让我们开始实际的测量操作：

（1）步骤一：清洁与观察。用无水酒精清洁电路板表面，去除灰尘和污渍，因为它们会改变发射率。仔细观察电路板，识别出潜在的发热大户，如电源管理IC、功率晶体管、内存芯片等。

（2）步骤二：安全距离测算。根据你的测温仪距离系数比（D:S）和目标元件大小，计算最佳测量距离。例如，你的测温仪D:S为50:1，目标是一个5mmx5mm的芯片。为确保光斑完全覆盖芯片，你需要将光斑直径控制在约4mm。那么最佳测量距离=50x4mm=200mm 。

（3）步骤三：开机与参数设置。开机，将发射率设置为根据上述方法确定的值。如果使用胶带法，先设为0.95。

（4）步骤四：精准瞄准。使用双激光点，确保整个待测元件都落在两个激光点标示的区域内。保持仪器稳定，垂直于被测表面。任何角度偏差都会增加反射和测量误差。

步骤五：触发与记录。按下测量键。由于温度可能动态变化，建议使用设备的最大値（MAX）保持功能。该功能会记录下测量期间捕获的最高温度，这对于捕捉瞬间热点极其有用。

（5）步骤六：多点测量与热分布分析。不要只测一个点。对怀疑有问题的区域进行网格化扫描，记录多个关键点的温度，从而勾勒出电路板的“热分布图”，这有助于定位异常发热源和优化散热设计。

（6）步骤七：数据关联分析。将测得的温度数据与电路板的电气参数和性能表现关联起来，从而得出有工程意义的结论。

测量电路板元器件的温度，从理解发射率的决定性影响，到选择具备高距离系数比的合适工具，再到运用胶带法等实用技巧进行精确校准，每一个环节都至关重要。通过系统性地遵循德国optris所述的流程，可以让红外测温仪从在预防故障、提升产品可靠性及加速故障排查的征程中，做出基于数据的、精准的判断。