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.
