Cosa è un Piròmetro a Radiazione?

Cos'è un Pirometro a Radiazione?

Definizione di Pirometro a Radiazione

Un pirometro a radiazione, un sensore di temperatura a contatto zero, misura la temperatura rilevando la radiazione termica emessa naturalmente da un oggetto. La radiazione dipende dalla temperatura e dall'emissività dell'oggetto, ovvero la capacità di emettere calore rispetto a un corpo nero perfetto.

• Q è la radiazione termica 

• ϵ è l'emissività del corpo (0 < ϵ < 1)

• σ è la costante di Stefan-Boltzmann

• T è la temperatura assoluta in Kelvin

Componenti del Pirometro a Radiazione

• Una lente o uno specchio focalizza la radiazione termica dell'oggetto su un elemento ricevente, convertendola in dati misurabili.

• Un elemento ricevente che converte la radiazione termica in un segnale elettrico. Questo può essere un termometro a resistenza, una termocoppia o un fotodetettore.

• Un dispositivo di registrazione che visualizza o registra la lettura della temperatura basandosi sul segnale elettrico. Questo può essere un millivoltmetro, un galvanometro o un display digitale.

Tipi di Pirometri a Radiazione

Ci sono principalmente due tipi di pirometri a radiazione: a fuoco fisso e a fuoco variabile.

Pirometro a Radiazione a Fuoco Fisso

Un pirometro a radiazione a fuoco fisso ha un tubo lungo con un'apertura stretta all'estremità anteriore e uno specchio concavo all'estremità posteriore.

Una termocoppia sensibile è posizionata davanti allo specchio concavo a una distanza adeguata, in modo che la radiazione termica dell'oggetto venga riflessa dallo specchio e focalizzata sulla giunzione calda della termocoppia. Il potenziale elettromotore generato nella termocoppia viene poi misurato da un millivoltmetro o un galvanometro, che può essere direttamente tarato con la temperatura. 

Il vantaggio di questo tipo di pirometro è che non richiede regolazioni per diverse distanze tra l'oggetto e lo strumento, poiché lo specchio focalizza sempre la radiazione sulla termocoppia. Tuttavia, questo tipo di pirometro ha un range di misurazione limitato e può essere influenzato dalla polvere o sporco sullo specchio o sulla lente.

Pirometro a Radiazione a Fuoco Variabile

Un pirometro a radiazione a fuoco variabile ha uno specchio concavo regolabile realizzato in acciaio altamente lucidato.

La radiazione termica dell'oggetto viene prima ricevuta dallo specchio e poi riflessa su un termojunction annerito costituito da un piccolo disco di rame o argento al quale sono saldati i fili che formano la giunzione. L'immagine visibile dell'oggetto può essere vista sul disco attraverso un occhietto e un foro centrale nello specchio principale. 

La posizione dello specchio principale viene regolata fino a quando il fuoco coincide con il disco. Il riscaldamento del termojunction a causa dell'immagine termica sul disco produce un potenziale elettromotore che viene misurato da un millivoltmetro o un galvanometro. Il vantaggio di questo tipo di pirometro è che può misurare temperature in un ampio range e può anche misurare raggi invisibili dalla radiazione. Tuttavia, questo tipo di pirometro richiede un'accurata regolazione e allineamento per letture precise.

Vantaggi

• Possono misurare temperature elevate superiori ai 600°C, dove altri sensori potrebbero fondere o danneggiarsi.

• Non necessitano di contatto fisico con l'oggetto, evitando contaminazione, corrosione o interferenze.

• Hanno una rapida velocità di risposta e un'alta uscita.

• Sono meno influenzati da atmosfere corrosive o campi elettromagnetici.

Svantaggi

• Questi dispositivi possono mostrare errori a causa di scale non lineari, variazioni di emissività, cambiamenti ambientali e contaminanti sulle parti ottiche.

• Richiedono taratura e manutenzione per letture accurate.

• Possono essere costosi e complessi da utilizzare.