Co to jest pyrometr promieniowy?

Czym jest pirymetr promieniujący?

Definicja pirymetru promieniującego

Pirymetr promieniujący, czyli czujnik temperatury bezkontaktowy, mierzy temperaturę wykrywając naturalnie emitowaną promieniowanie cieplne obiektu. Promieniowanie zależy od temperatury i emisyjności obiektu — zdolności do emitowania ciepła w porównaniu z idealnym ciałem czarnym.

• Q to promieniowanie cieplne 

• ϵ to emisyjność ciała (0 < ϵ < 1)

• σ to stała Stefana-Boltzmanna

• T to temperatura absolutna w Kelwinach

Składniki pirymetru promieniującego

• Około lub lusterko skupia promieniowanie cieplne obiektu na element odbiorczy, przekształcając je w mierzalne dane.

• Element odbiorczy, który przekształca promieniowanie cieplne w sygnał elektryczny. Może to być termometr oporowy, termopara lub fotodetektor.

• Instrument rejestracyjny, który wyświetla lub rejestruje odczyt temperatury na podstawie sygnału elektrycznego. Może to być milivoltomierz, galwanometr lub wyświetlacz cyfrowy.

Rodzaje pirymetrów promieniujących

Istnieją głównie dwa rodzaje pirymetrów promieniujących: typ o stałymogniskowaniu i typ o zmiennymogniskowaniu.

Pirymetr promieniujący typu o stałymogniskowaniu

Pirymetr promieniujący typu o stałymogniskowaniu ma długi cylinder z wąskim otworem na przednim końcu i wklęsłym lusterkiem na tylnym końcu.

Wrażliwa termopara jest umieszczona przed wklęsłym lusterkiem w odpowiedniej odległości, tak aby promieniowanie cieplne obiektu było odbite przez lusterko i skupione na gorącym złączu termopary. Napięcie elektromotoryczne wygenerowane w termoparze jest następnie zmierzone za pomocą milivoltomierza lub galwanometru, które mogą być bezpośrednio skalibrowane z temperaturą. 

Zaletą tego typu pirymetru jest to, że nie wymaga dostosowania do różnych odległości między obiektem a instrumentem, ponieważ lusterko zawsze skupia promieniowanie na termoparze. Jednakże ten typ pirymetru ma ograniczony zakres pomiarów i może być wpływowany przez kurz lub brud na lusterku lub soczewce.

Pirymetr promieniujący typu o zmiennymogniskowaniu

Pirymetr promieniujący typu o zmiennymogniskowaniu ma regulowany wklęsły reflektor wykonany z wysoko polerowanej stali.

Promieniowanie cieplne obiektu jest najpierw odebrane przez lusterko, a następnie odbite na czarny termozłącz składający się z małego dysku miedziowego lub srebrnego, do którego są spawane druty tworzące złącze. Widoczny obraz obiektu można zobaczyć na dysku przez okular i centralne otwór w głównym lusterku. 

Pozycja głównego lusterka jest dostosowywana, aż fokus pokrywa się z dyskiem. Ogrzewanie termozłącza w wyniku termicznego obrazu na dysku powoduje powstanie napięcia elektromotorycznego, które jest mierzone przez milivoltomierz lub galwanometr. Zaletą tego typu pirymetru jest to, że może mierzyć temperatury w szerokim zakresie i może również mierzyć niewidzialne promieniowanie. Jednakże ten typ pirymetru wymaga ostrożnego dostosowania i wyrównania dla dokładnych odczytów.

Zalety

• Mogą mierzyć wysokie temperatury powyżej 600°C, gdzie inne czujniki mogą stopić się lub uszkodzić.

• Nie wymagają fizycznego kontaktu z obiektem, co unika kontaminacji, korozji lub interferencji.

• Mają szybkie tempo reakcji i wysoki wyjście.

• Są mniej podatne na korodujące atmosfery lub pola elektromagnetyczne.

Wady

• Te urządzenia mogą pokazywać błędy ze względu na nieliniowe skale, wahania emisyjności, zmiany środowiskowe i zanieczyszczenia na częsciach optycznych.

• Wymagają kalibracji i konserwacji dla dokładnych odczytów.

• Mogą być drogie i skomplikowane w obsłudze.