红外测温仪与红外热像仪助力赛车优化

赛车运动中温度监测面临的挑战及基于红外测温的高效优化方案

挑战

在高速测试过程中，由于热量积聚迅速、驾驶工况严苛，且在运动部件上难以部署接触式传感器，保持刹车制动器与轮胎的最优工作温度颇具挑战。若缺乏准确、连续的数据采集，便无法有效识别并防范过热风险、材料疲劳以及赛车的调校缺陷。

解决方案

一支赛车车队集成了红外测温仪与红外热像仪，实现在车辆行驶过程中进行实时、非接触式温度监测。这些传感器经过策略性布局安装，以精准采集制动器、轮胎和电池的热数据，从而在真实的赛事工况下开展动态分析，并据此实施针对性的调校，进一步提升车辆的性能与安全性。

成效

实现过热早期预警：可在车辆动态测试过程中，实现对关键过热现象的早期预警。
优化轮胎抓地力与磨损：借助热成像数据优化悬挂调校，提升轮胎抓地力并降低磨损。
降低材料损伤：通过持续的制动器温度监测，有效降低材料热损伤。
支持长效性能优化：通过对比测试环节的温度变化趋势，为赛车的长期优化提供数据支持。
提升电池研发的能效与安全性：借助高精度红外热成像技术，提升电池研发过程中的能效和安全性。

制动与轮胎温度测量面临的挑战

大学生方程式赛车（Formula Student）是一项全球范围内最具挑战性的学生工程竞赛之一。来自世界各地的参赛队伍每年都会研发新型赛车，并在国家级或国际级赛事中进行性能测试。 FaSTTUBe是柏林工业大学（TU Berlin）的大学生方程式塞车车队，他们在车辆优化过程中广泛应用现代技术，其中包括采用 Optris 红外测温仪来监测制动器与轮胎的温度。对他们而言，最大的挑战之一是如何有效管控制动器及其周边部件等敏感元器件的温度。过高的温度暴露不仅会导致材料疲态，还会带来严重的安全风险。若缺乏续的温度监测，对温度变化趋势进行精准分析并实现性能优化将几乎无从谈起。

制动系统的挑战在于，高温往往迅速攀升，且难以通过人工方式实时追踪。在以往的测试中，过热问题屡次导致部件损坏。若缺乏精准的温度数据，就无法及时查明诸如摩擦过度或设计缺陷等根本原因。在运动部件上安装接触式温度传感器不现实。

轮胎温度同样是影响性能的关键因素。为确保最佳抓地力并实现均匀的轮胎磨损，必须持续维持将轮胎温度维持在最佳工作区间，。温度分布不均可能预示悬挂调校存在异常，因此须及早予以排查。

在运动部件上安装接触式温度计器并不现实。若将接触式温度传感器布置在易过热部件的附近，而不是直接安装在易过热部件上，则会导致测温信号不足，或出现响应滞后甚至完全无响应的情况。

赛车运动中的红外解决方案：精准的实时温度测量

FaSTTUBe车队采用Optris CSmicro 型红外测温仪进行连续温度监测。该系列测温仪凭借其紧凑的设计特点，能够轻松集成至赛车内部。传感器被布置在车辆的关键部位，以精准测量制动盘和轮胎的温度。凭借仅8毫秒的响应时间，这些传感器几乎能够实时捕捉温度变化。

在选择 Optris 红外测温仪时，一个至关重要的考量因素是其在动态工况下的精准测量能力——尤其是高速行驶条件下，严苛复杂的测量环境对测温带来严峻挑战。FaSTTUBe车队对传感器进行了策略性的布局安装，有效避免路面碎屑和气动效应的干扰，并确保对目标测量区域的清晰视野。车队通过针对不同比赛工况对测温仪进行校准，确保在制动阶段温度骤然升高时仍能获取精准的测量读数。

Optris CSmicro 系列红外测温仪的测量光谱范围为2.3µm，专为金属表面优化设计。其测温范围覆盖50°C至600°C，是赛车运动领域应用的理想之选。高达33:1的光学分辨率即使在较远距离也能实现精确测量，而 IP65 防护等级则确保设备在恶劣工况下依然可靠稳定地运行。这些测温仪凭借可拓展的模拟输出(0–5V、10V 或 4–20mA)以及数字通信功能，灵活集成至车辆控制系统。此外，CSmicro 测温仪采用不锈钢外壳，防护等级达IP65 ，并能耐受高达85°C的环境温度，从而完美胜任苛刻的赛车环境。

测试过程中采集的温度数据会存储于赛车的车载数据采集系统中，随后通过专用软件进行分析。FaSTTUBe 的工程师则依托Optris CompactConnect 等软件解决方案，实现实时可视化与事后分析。该软件允许工程师能够设定温度阈值，并在多次测试过程中跟踪温度变化趋势。这一方法有助于深入了解不同赛车调校对温度分布的影响，从而推动优化工作向更加数据驱动的方向发展。

除了测温仪之外，FaSTTUBe 车队还广泛使用 Optris 红外热像仪，尤其是在电池研发领域。该团队多年来一直致力于电池包的开发，未确保性能与安全，亟需这精准的热管理方案。借助热成像技术，FaSTTUBe 的工程师能够在潜在过热问题危机可靠性之前及时发现并加以应对。赛后对采集的数据进行分析，以优化电池冷却系统，并提升未来赛车车型的能效。

非接触式温度测量：赛车运动车辆优化的关键

引入Optris 红外测温技术显著提升了FaSTTUBe 赛车的性能。此外，FaSTTUBe 的实践经验表明，行车过程中的测量往往受到污垢、空气湍流等外部因素的干扰。因此传感器的安装位置对数据质量至关重要。精确的温度控制有助于及早发现过热隐患，并确保悬挂系统的调校更加优化。特别是在制动区域，关键温度能够被实时监测，从而可以采取相应的应对措施，以有效避免零部件受损。

通过持续监测并记录温度数据，FaSTTUBe的工程师能够对比历史与当前的测试结果，从而追踪长期的性能提升趋势。红外测温仪采集的数据既可用于即时分析，也可存储以备日后参考，助力工程师在多个赛季中不断优化赛车调校方案。这样便确保了每一款新车型都能从过往的测试成果中获益，并避免重蹈已知的过热问题。

Optris CSmicro系列红外测温仪的一大优势在于其紧凑轻巧且坚固耐用。这些传感器能够无缝集成到狭小的空间中，这在赛车运动领域尤为重要。此外，它们还具备 ±(0.3% 测量值+1°C) 的高精度以及极快的响应时间，从而实现精准的数据分析。它们在严苛工况下依然能够可靠地运行，这使得在多变的赛道与天气条件下获取精准可靠的监测数据成为可能。

此外，FaSTTUBe车队已成功运用Optris红外传感器对轮胎性能进行了优化。由于轮胎温度直接影响着抓地力与磨损情况，车队利用实时热成像数据动态调整悬挂设置。在耐久赛段中，工程师能够分析各轮胎区域的温度分布情况，确保每条轮胎均处于最佳工作状态。这不仅显著提升了赛车的操控性，也大幅缩短了比赛中的整体圈速。

温度数据通过专有软件与外部分析工具进行处理，使车队能够根据详细的热力图和温度梯度变化趋势对赛车进行精准调校。FaSTTUBe 的工程师还会对比不同测试环节的数据，识别可能暗示设计缺陷的异常情况。这种深度的分析能够最大程度的确保在赛事开赛前及时发现并解决所有的潜在问题。

在电池研发领域，将Optris 红外热像仪的应用已被证明是一项极具价值的助力。通过捕捉电池内部的热态演变，有助于最大限度地提升能源系统的安全性与效率。所采集的数据将直接服务于车辆的持续优化和升级，确保 FaSTTUBe 车队在各项国际赛事中始终保持强劲的竞争力。

凭借其红外传感器与红外热像仪，Optris为赛车运动中的温度测量提供了可靠且精准的解决方案。极高的测量频率、紧凑的结构设计以及卓越的测量精度，使 Optris 成为应对严苛赛车应用场景的理想合作伙伴。FaSTTUBe车队正持续优化其系统配置，依托 Optris传感器的长期可靠性，不断突破电动赛车的性能极限。