Vad är en strålningspyrometer?
Vad är en strålningspyrometer?
Definition av strålningspyrometer
En strålningspyrometer, en icke-kontaktsensor för temperatur, mäter temperaturen genom att detektera det naturligt utstrålade termiska strålningsflödet från ett objekt. Strålningen beror på objektets temperatur och utstrålningseffektivitet – förmågan att släppa värme jämfört med en perfekt svart kropp.
Q är det termiska strålningsflödet
ϵ är utstrålningseffektiviteten hos kroppen (0 < ϵ < 1)
σ är Stefan-Boltzmanns konstant
T är den absoluta temperaturen i Kelvin
Komponenter i en strålningspyrometer
En lins eller spegel fokuserar objektets termiska strålning på en mottagare, som omvandlar den till mätbara data.
En mottagare som omvandlar den termiska strålningen till ett elektriskt signal. Detta kan vara en resistans-termometer, en termopar eller en fotodetektor.
Ett registreringsinstrument som visar eller registrerar temperaturmätningen baserat på det elektriska signalet. Detta kan vara en millivoltmeter, en galvanometer eller en digital display.
Typer av strålningspyrometrar
Det finns huvudsakligen två typer av strålningspyrometrar: fast fokus typ och variabel fokus typ.
Strålningspyrometer med fast fokus
En strålningspyrometer med fast fokus har en lång slang med en smal öppning vid främre änden och en konkav spegel vid bakre änden.
En känslig termopar placeras framför den konkava spegeln på lämplig avstånd, så att den termiska strålningen från objektet reflekteras av spegeln och fokuseras på den varma kontakten i termoparen. Den genererade spänningsforskjutningen i termoparen mäts sedan av en millivolvmeter eller en galvanometer, vilket kan kalibreras direkt med temperaturen.
Fördelen med denna typ av pyrometer är att den inte behöver justeras för olika avstånd mellan objektet och instrumentet, eftersom spegeln alltid fokuserar strålningen på termoparen. Dock har denna typ av pyrometer en begränsad mätomfattning och kan påverkas av damm eller smuts på spegeln eller linserna.
Strålningspyrometer med variabel fokus
En strålningspyrometer med variabel fokus har en justerbar konkav spegel gjord av högpolerad stål.
Den termiska strålningen från objektet tas först emot av spegeln och reflekteras sedan på en svartnad termojunktion bestående av en liten koppar- eller silverdisk där trådarna som bildar junktionen är lödda. Det synliga bilden av objektet kan ses på disken genom ett ocular och ett centralt hål i huvudspegeln.
Positionen av huvudspegeln justeras tills fokuset sammanfaller med disken. Upphettningen av termojunktionen på grund av den termiska bilden på disken producerar en spänningsforskjutning som mäts av en millivolvmeter eller en galvanometer. Fördelen med denna typ av pyrometer är att den kan mäta temperaturer över ett brett spann och kan också mäta osynliga strålar från strålning. Dock kräver denna typ av pyrometer noggrann justering och justering för exakta mätningar.
Fördelar
De kan mäta höga temperaturer över 600°C, där andra sensorer kan smälta eller skadas.
De behöver ingen fysisk kontakt med objektet, vilket undviker kontamination, korrosion eller störning.
De har en snabb respons och högt utdata.
De påverkas mindre av korrosiva atmosfärer eller elektromagnetiska fält.
Nackdelar
Dessa enheter kan visa fel på grund av icke-linjära skalor, variationer i utstrålningseffektivitet, miljöförändringar och kontaminanter på optiska delar.
De kräver kalibrering och underhåll för exakta mätningar.
De kan vara dyra och komplexa att använda.
