מד טמפרטורה רדיומטרי: חיישן טמפרטורה ללא מגע

פירומטר קרינה הוא מכשיר שמדוד את הטמפרטורה של גוף מרוחק על ידי זיהוי הקרינה החמה שהוא מקרין. סוג זה של חיישן טמפרטורה אינו צריך להכנס במגע עם הגוף או להיות במגע תרמי איתו, בניגוד לתרמוא커파לים ולחיישני טמפרטורה מבוססי התנגדות (RTDs). פירומטרי קרינה משמשים בעיקר מדידת טמפרטורות גבוהות מעל 750°C, כאשר מגע פיזי עם הגוף החם אינו אפשרי או רצוי.

מהו פירומטר קרינה?

פירומטר קרינה מוגדר כחיישן טמפרטורה ללא מגע המסקן את הטמפרטורה של גוף על ידי זיהוי הקרינה החמה שהוא מקרין באופן טבעי. הקרינה החמה או האירדיינס של גוף תלויים בטמפרטורתו ובאימיסיביות, שהיא מדד לכמה טוב הוא מקרין חום בהשוואה לגוף שחור מושלם. לפי חוק סטפן-בולצמן, ניתן לחשב את הכמות הכוללת של הקרינה החמה שהגוף מקרין על ידי:

כאשר,

• Q היא הקרינה החמה בW/m$^2$

• ϵ היא אימיסיביות הגוף (0 < ϵ < 1)

• σ היא קבוע סטפן-בולצמן בW/m$2$K$4$

• T היא הטמפרטורה המוחלטת בקלווין

פירומטר קרינה מורכב משלושה רכיבים עיקריים:

• เลנס או מראה אוספים וממקדים את הקרינה החמה מהגוף אל אלמנט קולט.

• אלמנט קולט הממיר את הקרינה החמה לסימן חשמלי. זהו יכול להיות תרמומטר התנגדות, תרמוקפל או פוטודטקטור.

• מכשיר רישום המציג או מקליט את מדידת הטמפרטורה בהתבסס על הסימן החשמלי. זהו יכול להיות מיליוולטמטר, גלוונומטר או תצוגה דיגיטלית.

etypes of Radiation Pyrometers

ישנם שני סוגים עיקריים של פירומטרי קרינה: סוג ממוקד קבוע וסוג ממוקד משתנה.

פירומטר קרינה ממוקד קבוע

פירומטר קרינה ממוקד קבוע כולל צינור ארוך עם פתח צר בקצה הקדמי ומראה קעור בקצה האחורי.

תרמוקפל רגיש מוצב מול המראה הקמורה במרחק מתאים, כך שהקרינה החמה מהגוף מוחזרת על ידי המראה וממוקדת על הצומת החם של התרמוקפל. הפוטנציאל המושרה בתרמוקפל נמדד באמצעות מיליוולטמטר או גלוונומטר, שיכולים להיות מחוברים ישירות לטמפרטורה. יתרון של סוג זה של פירומטר הוא שאין צורך להתאים אותו למרחקים שונים בין הגוף למתקן, שכן המראה תמיד ממוקדת את הקרינה על התרמוקפל. עם זאת, סוג זה של פירומטר בעל טווח מדידה מוגבל ועשוי להשפעה על ידי אבק או מלכלכת על המראה או על הלנס.

פירומטר קרינה ממוקד משתנה

פירומטר קרינה ממוקד משתנה כולל מראה קעור מתכווננתbuat מפלדה מבריקה מאוד.

הקרינה החמה מהגוף מתקבלת קודם כל על ידי המראה ולאחר מכן מוחזרת על תחומי חום שחורים קטנים המורכבים מספירה קטנה של נחושת או כסף שאליו מתחברים החוטים המרכיבים את התחום. ניתן לראות את התמונה הנראית של הגוף על הספירה דרך עינית ופתח מרכזי במראה הראשית. מיקום המראה הראשית מתואם עד שהמוקד מתלכד עם הספירה. החימום של תחום החום עקב התמונה החמה על הספירה מייצר פוטנציאל מושרה שנמדד באמצעות מיליוולטמטר או גלוונומטר. יתרון של סוג זה של פירומטר הוא שהוא יכול למדוד טמפרטורות ברווח רחב ויכול גם למדוד קרניים בלתי נראהות מהקרינה. עם זאת, סוג זה של פירומטר דורש התאמה וצירוף מדויקים עבור מדידות מדויקות.

יתרונות וחסרונות של פירומטרי קרינה

פירומטרי קרינה יש להם כמה יתרונות וחסרונות בהשוואה לשאר סוגי חיישני הטמפרטורה.

חלק מהיתרונות הם:

• הם יכולים למדוד טמפרטורות גבוהות מעל 600°C, שבהן חיישנים אחרים עשויים להמס או להיפגוע.

• אין צורך במגע פיזי עם הגוף, מה שמונע מזוהמות, שחיקה או הפרעה.

• יש להם מהירות תגובה מהירה והספק גבוה.

• הם פחות מושפעים מאטמוספרות קורסות או שדות אלקטרומגנטיים.

חלק מהחסרונות הם:

• יש להם סקאלות לא ליניאריות ואפשרויות לתעלול עקב שונות באימיסיביות, גזים או דämpfe מתערבים, שינויים בטמפרטורת הסביבה, או אבק על מרכיבים אופטיים.

• יש צורך קליבראציה ותחזוקה עבור מדידות מדויקות.

• הם עשויים להיות יקרים ומרובכים בתפעול.

יישומים של פירומטרי קרינה

פירומטרי קרינה משמשים בצורה נרחבת ליישומים תעשייתיים בהם מעורבות טמפרטורות גבוהות או בהם מגע פיזי עם הגוף אינו אפשרי או רצוי.

כמה דוגמאות הן:

• מדידת הטמפרטורה של תנורים, קotle