Co je radiometr?

Co je radiometr?

Definice radiometru

Radiometr, nekontaktní teplotní čidlo, měří teplotu detekcí přirozeně vyzařované tepelné radiace objektu. Tato radiace závisí na teplotě a emisivitě objektu – schopnosti emitovat teplo v porovnání s dokonalým černým tělesem.

• Q je tepelná radiace

• ϵ je emisivita tělesa (0 < ϵ < 1)

• σ je Stefanova-Boltzmannova konstanta

• T je absolutní teplota v Kelvinech

Složky radiometru

• Čočka nebo zrcadlo se zaměřuje na tepelnou radiaci objektu a soustředí ji na přijímací prvek, který ji převede na měřitelná data.

• Přijímací prvek, který převádí tepelnou radiaci na elektrický signál. Tím může být termistor, termokupl, nebo fotodetektor.

• Záznamové zařízení, které zobrazuje nebo zaznamenává hodnotu teploty na základě elektrického signálu. Může to být milivoltmetr, galvanometr, nebo digitální displej.

Typy radiometrů

Existují především dva typy radiometrů: pevně nastavený fokus a proměnný fokus.

Radiometr s pevně nastaveným fokusem

Radiometr s pevně nastaveným fokusem má dlouhou trubku s úzkou otvorem na přední straně a konkávním zrcadlem na zadní straně.

Citlivý termokupl je umístěn před konkávním zrcadlem ve vhodné vzdálenosti, takže tepelná radiace od objektu je odrážena zrcadlem a soustředěna na horký uzel termokuplu. Vzniklá elektromotorická síla v termokuplu je pak změřena milivoltmetrem nebo galvanometrem, který lze přímo kalibrovat s teplotou.

Výhodou tohoto typu radiometru je, že nemusí být upravován pro různé vzdálenosti mezi objektem a přístrojem, protože zrcadlo vždy soustředí radiaci na termokupl. Nicméně tento typ radiometru má omezený rozsah měření a může být ovlivněn prachem nebo špínou na zrcadle nebo čočce.

Radiometr s proměnným fokusem

Radiometr s proměnným fokusem má nastavitelné konkávní zrcadlo z vysoko leštěné oceli.

Tepelná radiace od objektu je nejprve zachycena zrcadlem a pak odrážena na černý termojunctor tvořený malým měděným nebo stříbrným kotoučem, kde jsou spojeny dráty tvořící junc. Viditelný obraz objektu lze vidět na kotouči skrz okulár a středovou díru v hlavním zrcadle.

Pozice hlavního zrcadla je upravena tak, aby se fokus shodoval s kotoučem. Zahřívání termojunctoru v důsledku teplotního obrazu na kotouči produkuje elektromotorickou sílu, která je změřena milivoltmetrem nebo galvanometrem. Výhodou tohoto typu radiometru je, že může měřit teploty v širokém rozsahu a může také měřit neviditelné paprsky z radiace. Nicméně tento typ radiometru vyžaduje opatrnou úpravu a zarovnání pro přesné čtení.

Výhody

• Mohou měřit vysoké teploty nad 600°C, kde by jiné čidlo mohly tavit nebo poškodit.

• Nepotřebují fyzický kontakt s objektem, což eliminuje kontaminaci, korozí nebo interferenci.

• Mají rychlou odezvu a vysoký výkon.

• Jsou méně ovlivněny korozivními atmosférami nebo elektromagnetickými poli.

Nevýhody

• Tyto přístroje mohou ukazovat chyby způsobené nelineárními stupnicemi, variacemi emisivity, změnami okolního prostředí a kontaminanty na optických částech.

• Vyžadují kalibraci a údržbu pro přesné čtení.

• Mohou být drahé a komplexní v provozu.