Què és un piroòmetre de radiació?

Què és un piroòmetre de radiació?

Definició de piroòmetre de radiació

Un piroòmetre de radiació, un sensor de temperatura sense contacte, mesura la temperatura detectant la radiació tèrmica que emet l'objecte de manera natural. La radiació depèn de la temperatura i l'emissivitat de l'objecte — la capacitat d'emetre calor en comparació amb un cos negre perfecte.

• Q és la radiació tèrmica

• ϵ és l'emissivitat del cos (0 < ϵ < 1)

• σ és la constant de Stefan-Boltzmann

• T és la temperatura absoluta en Kelvin

Components del piroòmetre de radiació

• Una llent o mirall focalitza la radiació tèrmica de l'objecte en un element receptor, convertint-la en dades mesurables.

• Un element receptor que converteix la radiació tèrmica en un senyal elèctric. Això pot ser un termòmetre de resistència, un termopar o un fotodetector.

• Un instrument de registre que mostra o registra la lectura de temperatura basada en el senyal elèctric. Això pot ser un millivoltmetre, un galvanòmetre o una pantalla digital.

Tipus de piroòmetres de radiació

Hi ha principalment dos tipus de piroòmetres de radiació: el de focus fix i el de focus variable.

Piroòmetre de radiació de focus fix

Un piroòmetre de radiació de focus fix té un tub llarg amb una apertura estreta a l'extrem frontal i un mirall còncau a l'extrem posterior.

Un termopar sensible es col·loca davant del mirall còncau a una distància adequada, de manera que la radiació tèrmica de l'objecte s'reflecteixi pel mirall i es focalitzi en la junta calenta del termopar. L'efm generat al termopar es mesura amb un millivoltmetre o un galvanòmetre, que es pot calibrar directament amb la temperatura.

L'avantatge d'aquest tipus de piroòmetre és que no cal ajustar-lo per a diferents distàncies entre l'objecte i l'instrument, ja que el mirall sempre focalitza la radiació en el termopar. No obstant això, aquest tipus de piroòmetre té un rang de mesura limitat i pot veure's afectat per pols o suc a la llent o al mirall.

Piroòmetre de radiació de focus variable

Un piroòmetre de radiació de focus variable té un mirall còncau ajustable fet d'acer molt polida.

La radiació tèrmica de l'objecte es rep primer pel mirall i després s'reflecteix en una junta tèrmica negra formada per un disc petit de cobre o plata al qual s'han soldat els fils que formen la junta. La imatge visible de l'objecte es pot veure en el disc a través d'un ullal i un forat central al mirall principal.

La posició del mirall principal s'ajusta fins que el focus coincideixi amb el disc. El calentament de la junta tèrmica degut a la imatge tèrmica al disc produeix un efm que es mesura amb un millivoltmetre o un galvanòmetre. L'avantatge d'aquest tipus de piroòmetre és que pot mesurar temperatures en un ampli rang i també pot mesurar raigs invisibles de radiació. No obstant això, aquest tipus de piroòmetre requereix un ajust i alineació cuidadosos per a lectures precises.

Avantatges

• Poden mesurar temperatures elevades superior a 600°C, on altres sensors podrien fonar o deteriorar-se.

• No necessiten contacte físic amb l'objecte, el que evita la contaminació, la corrosió o la interferència.

• Tenen una velocitat de resposta ràpida i una sortida alta.

• Són menys afectats per atmosferes corrosives o camps electromagnètics.

Desavantatges

• Aquests dispositius poden mostrar errors deguts a escales no lineals, variacions d'emissivitat, canvis ambientals i contaminants en les parts òptiques.

• Requereixen calibratge i manteniment per a lectures precises.

• Poden ser caros i complexos d'utilitzar.