Что такое излучательный пирометр?
Что такое пирометр излучения?
Определение пирометра излучения
Пирометр излучения, являющийся бесконтактным датчиком температуры, измеряет температуру, обнаруживая естественное тепловое излучение объекта. Излучение зависит от температуры и эмиссивности объекта — способности испускать тепло по сравнению с идеальным черным телом.
Q — тепловое излучение
ϵ — эмиссивность тела (0 < ϵ < 1)
σ — постоянная Стефана-Больцмана
T — абсолютная температура в кельвинах
Компоненты пирометра излучения
Линза или зеркало фокусируют тепловое излучение объекта на приемный элемент, преобразуя его в измеримые данные.
Приемный элемент, который преобразует тепловое излучение в электрический сигнал. Это может быть термометр сопротивления, термопара или фотодетектор.
Измерительный прибор, который отображает или записывает показания температуры на основе электрического сигнала. Это может быть милливольтметр, гальванометр или цифровой дисплей.
Типы пирометров излучения
Существует два основных типа пирометров излучения: с фиксированным фокусом и с переменным фокусом.
Пирометр излучения с фиксированным фокусом
Пирометр излучения с фиксированным фокусом имеет длинную трубку с узким отверстием на переднем конце и вогнутым зеркалом на заднем конце.
Чувствительная термопара размещается перед вогнутым зеркалом на подходящем расстоянии, так что тепловое излучение от объекта отражается зеркалом и фокусируется на горячем соединении термопары. ЭДС, генерируемая в термопаре, затем измеряется милливольтметром или гальванометром, которые могут быть непосредственно откалиброваны по температуре.
Преимущество этого типа пирометра заключается в том, что он не требует настройки для различных расстояний между объектом и прибором, так как зеркало всегда фокусирует излучение на термопару. Однако этот тип пирометра имеет ограниченный диапазон измерений и может быть затронут пылью или грязью на зеркале или линзе.
Пирометр излучения с переменным фокусом
Пирометр излучения с переменным фокусом имеет регулируемое вогнутое зеркало, изготовленное из высокоотполированной стали.
Тепловое излучение от объекта сначала принимается зеркалом, а затем отражается на черненый термоджунктив, состоящий из маленького медного или серебряного диска, к которому припаяны провода, образующие соединение. Видимое изображение объекта можно увидеть на диске через окуляр и центральное отверстие в основном зеркале.
Положение основного зеркала регулируется до тех пор, пока фокус не совпадет с диском. Нагрев термоджунктива вследствие теплового изображения на диске создает ЭДС, которая измеряется милливольтметром или гальванометром. Преимущество этого типа пирометра заключается в том, что он может измерять температуры в широком диапазоне и также может измерять невидимые лучи излучения. Однако этот тип пирометра требует тщательной настройки и выравнивания для точных измерений.
Преимущества
Они могут измерять высокие температуры выше 600°C, где другие датчики могут плавиться или повреждаться.
Они не требуют физического контакта с объектом, что предотвращает загрязнение, коррозию или помехи.
У них быстрая скорость отклика и высокий выходной сигнал.
Они меньше подвержены воздействию коррозионных атмосфер или электромагнитных полей.
Недостатки
Эти устройства могут давать ошибки из-за нелинейных шкал, вариаций эмиссивности, изменений окружающей среды и загрязнений оптических частей.
Для точных измерений они требуют калибровки и обслуживания.
Они могут быть дорогими и сложными в эксплуатации.
