Какво е радиационен пирометър?

Какво е радиационен пирометър?

Определение на радиационен пирометър

Радиационният пирометър, който е датчик за температура без контакт, измерва температурата чрез детектиране на естествено излъчвана термална радиация от обект. Излъчването зависи от температурата и емисивността на обекта – способността да излъчва топлина в сравнение с идеално черно тяло.

• Q е термалното излъчване

• ϵ е емисивността на тялото (0 < ϵ < 1)

• σ е константата на Стефан-Болцман

• T е абсолютната температура в Келвин

Компоненти на радиационния пирометър

• Линза или огледало фокусира термалната радиация на обекта върху приемник, който я преобразува в измерими данни.

• Приемник, който преобразува термалната радиация в електричен сигнал. Това може да бъде резистивен термометър, термоелемент или фотодетектор.

• Инструмент за запис, който показва или записва температурното измерване на основата на електричния сигнал. Това може да бъде милливолтметър, галванометър или цифров дисплей.

Типове радиационни пирометри

Основно има два типа радиационни пирометри: с фиксиран фокус и с променяем фокус.

Радиационен пирометър с фиксиран фокус

Радиационният пирометър с фиксиран фокус разполага с дълга тръба с тясна апертура на предната част и вдлъбнато огледало на задната част.

Чувствителен термоелемент е поставен пред вдлъбнатото огледало на подходящо разстояние, така че термалната радиация от обекта да се отрази от огледалото и да се фокусира в горещия юнкт на термоелемента. ЕДС, генерирана в термоелемента, се измерва с милливолтметър или галванометър, които могат да бъдат директно калибрирани с температура.

Преимуществото на този тип пирометър е, че не е необходимо да се коригира за различни разстояния между обекта и инструмента, тъй като огледалото винаги фокусира радиацията върху термоелемента. Въпреки това, този тип пирометър има ограничен диапазон на измерване и може да бъде засегнат от прах или замърсявания на огледалото или линзата.

Радиационен пирометър с променяем фокус

Радиационният пирометър с променяем фокус разполага с регулируемо вдлъбнато огледало, направено от високо полирани стоманени части.

Термалната радиация от обекта се приема първо от огледалото и след това се отразява върху потъмнял термоюнкт, състоящ се от малка медна или сребърна плочка, където са спаяни жиците, формиращи юнкта. Видимият образ на обекта може да се види на плочката през окуляр и централна дупка в главното огледало.

Положението на главното огледало се коригира, докато фокусът съвпадне с плочката. Загряването на термоюнкта поради термалния образ на плочката произвежда ЕДС, която се измерва с милливолтметър или галванометър. Преимуществото на този тип пирометър е, че може да измерва температури в широк диапазон и може да измерва невидими лъчи от излъчването. Въпреки това, този тип пирометър изисква внимателна корекция и подравняване за точни измервания.

Преимущества

• Могат да измерват високи температури над 600°C, където други сензори може да се топят или повредят.

• Не изискват физически контакт с обекта, което избягва контаминация, корозия или въздействие.

• Разполагат с бърза скорост на реакция и висок изход.

• По-малко се засягат от корозионни атмосфери или електромагнитни полета.

Недостатъци

• Тези устройства могат да показват грешки поради нелинейни скали, вариации в емисивността, изменения в околната среда и контаминанти на оптичните части.

• Изискват калибрация и поддръжка за точни измервания.

• Могат да бъдат скъпи и сложни за управление.