Wat is een stralingspyrometer?

Wat is een stralingsthermometer?

Definitie van stralingsthermometer

Een stralingsthermometer, een contactloze temperatuursensor, meet de temperatuur door de natuurlijk uitgestraalde thermische straling van een object te detecteren. De straling hangt af van de temperatuur en emissiviteit van het object - de vermogen om warmte uit te stralen in vergelijking met een perfecte zwarte straler.

• Q is de thermische straling 

• ϵ is de emissiviteit van het lichaam (0 < ϵ < 1)

• σ is de Stefan-Boltzmann constante

• T is de absolute temperatuur in Kelvin

Onderdelen van een stralingsthermometer

• Een lens of spiegel richt de thermische straling van het object op een ontvangende element, waardoor deze omgezet wordt in meetbare gegevens.

• Een ontvangend element dat de thermische straling omzet in een elektrisch signaal. Dit kan een weerstandsthermometer, een thermokoppel of een fotodetector zijn.

• Een registratie-instrument dat de temperatuurweergave weergeeft of registreert op basis van het elektrische signaal. Dit kan een millivoltmeter, een galvanometer of een digitale display zijn.

Soorten stralingsthermometers

Er zijn voornamelijk twee soorten stralingsthermometers: vast focus type en variabel focus type.

Vast focus type stralingsthermometer

Een vast-focus type stralingsthermometer heeft een lange buis met een smalle opening aan de voorzijde en een holle spiegel aan de achterkant.

Een gevoelig thermokoppel wordt voor de holle spiegel op een geschikte afstand geplaatst, zodat de thermische straling van het object door de spiegel wordt gereflecteerd en op de hete kant van het thermokoppel gefocust. Het emk-generaat in het thermokoppel wordt vervolgens gemeten door een millivoltmeter of een galvanometer, die direct gekalibreerd kan worden met de temperatuur. 

Het voordeel van dit type thermometer is dat het niet hoeft te worden aangepast voor verschillende afstanden tussen het object en het instrument, omdat de spiegel de straling altijd op het thermokoppel focust. Echter, dit type thermometer heeft een beperkt meetbereik en kan beïnvloed worden door stof of vuil op de spiegel of lens.

Variabel focus type stralingsthermometer

Een variabel focus type stralingsthermometer heeft een verstelbare holle spiegel gemaakt van hoogglans staal.

De thermische straling van het object wordt eerst ontvangen door de spiegel en vervolgens gereflecteerd op een verduisterd thermostel bestaande uit een klein koperen of zilveren schijf waarop de draden van het stel gesoldeerd zijn. Het zichtbare beeld van het object kan op de schijf worden gezien door een oculair en een centrale opening in de hoofdspiegel. 

De positie van de hoofdspiegel wordt aangepast totdat de focus samenvalt met de schijf. De verwarming van het thermostel door het thermische beeld op de schijf produceert een emk dat wordt gemeten door een millivoltmeter of een galvanometer. Het voordeel van dit type thermometer is dat het temperaturen over een breed bereik kan meten en ook onzichtbare stralen van straling kan meten. Echter, dit type thermometer vereist zorgvuldige instelling en uitlijning voor nauwkeurige metingen.

Voordelen

• Ze kunnen hoge temperaturen boven de 600°C meten, waar andere sensoren kunnen smelten of beschadigen.

• Ze hebben geen fysiek contact nodig met het object, wat besmetting, corrosie of interferentie voorkomt.

• Ze hebben een snelle reactiesnelheid en hoge uitvoer.

• Ze worden minder beïnvloed door corrosieve atmosferen of elektromagnetische velden.

Nadelen

• Deze apparaten kunnen fouten vertonen als gevolg van niet-lineaire schalen, emissiviteitsvariaties, omgevingsveranderingen en verontreinigingen op optische onderdelen.

• Ze vereisen kalibratie en onderhoud voor nauwkeurige metingen.

• Ze kunnen duur en complex zijn om te bedienen.