Piramometer Radiasi: Sensor Suhu Non-Kontak

Pirameter radiasi adalah perangkat yang mengukur suhu objek jauh dengan mendeteksi radiasi termal yang dipancarkan. Jenis sensor suhu ini tidak perlu menyentuh objek atau berada dalam kontak termal dengannya, berbeda dengan termometer lain seperti termokopel dan detektor suhu resistansi (RTD). Pirameter radiasi umumnya digunakan untuk mengukur suhu tinggi di atas 750°C, di mana kontak fisik dengan objek panas tidak mungkin atau diinginkan.

Apa Itu Pirameter Radiasi

Pirameter radiasi didefinisikan sebagai sensor suhu non-kontak yang menentukan suhu objek dengan mendeteksi radiasi termal yang dipancarkan secara alami. Radiasi termal atau iradiasi dari objek tergantung pada suhunya dan emisivitasnya, yang merupakan ukuran seberapa baik objek tersebut memancarkan panas dibandingkan dengan badan hitam sempurna. Menurut hukum Stefan Boltzmann, total radiasi termal yang dipancarkan oleh suatu benda dapat dihitung dengan:

Di mana,

• Q adalah radiasi termal dalam W/m$^2$

• ϵ adalah emisivitas benda (0 < ϵ < 1)

• σ adalah konstanta Stefan-Boltzmann dalam W/m$2$K$4$

• T adalah suhu absolut dalam Kelvin

Pirameter radiasi terdiri dari tiga komponen utama:

• Lensa atau cermin yang mengumpulkan dan fokuskan radiasi termal dari objek ke elemen penerima.

• Elemen penerima yang mengubah radiasi termal menjadi sinyal listrik. Ini bisa berupa termometer resistansi, termokopel, atau fotodetektor.

• Alat pencatat yang menampilkan atau mencatat pembacaan suhu berdasarkan sinyal listrik. Ini bisa berupa milivoltmeter, galvanometer, atau tampilan digital.

Jenis-jenis Pirameter Radiasi

Ada dua jenis utama pirameter radiasi: jenis fokus tetap dan jenis fokus variabel.

Pirameter Radiasi Fokus Tetap

Pirameter radiasi fokus tetap memiliki tabung panjang dengan celah sempit di ujung depan dan cermin cekung di ujung belakang.

Termokopel sensitif ditempatkan di depan cermin cekung pada jarak yang sesuai, sehingga radiasi termal dari objek dipantulkan oleh cermin dan difokuskan pada junction panas termokopel. EMF yang dihasilkan dalam termokopel kemudian diukur oleh milivoltmeter atau galvanometer, yang dapat langsung dikalibrasi dengan suhu. Keuntungan dari jenis pirameter ini adalah tidak perlu disesuaikan untuk jarak yang berbeda antara objek dan instrumen, karena cermin selalu fokuskan radiasi pada termokopel. Namun, jenis pirameter ini memiliki rentang pengukuran yang terbatas dan mungkin terpengaruh oleh debu atau kotoran pada cermin atau lensa.

Pirameter Radiasi Fokus Variabel

Pirameter radiasi fokus variabel memiliki cermin cekung yang dapat disesuaikan terbuat dari baja yang sangat dipolitur.

Radiasi termal dari objek pertama kali diterima oleh cermin dan kemudian dipantulkan ke thermojunction yang diblackened terdiri dari cakram tembaga atau perak kecil di mana kawat membentuk junction tersebut disolder. Gambar terlihat dari objek dapat dilihat pada cakram melalui ocular dan lubang tengah pada cermin utama. Posisi cermin utama disesuaikan hingga fokusnya bertepatan dengan cakram. Pemanasan thermojunction akibat gambar termal pada cakram menghasilkan EMF yang diukur oleh milivoltmeter atau galvanometer. Keuntungan dari jenis pirameter ini adalah dapat mengukur suhu dalam rentang yang luas dan juga dapat mengukur sinar tak terlihat dari radiasi. Namun, jenis pirameter ini memerlukan penyesuaian dan penyelarasan yang hati-hati untuk pembacaan yang akurat.

Kelebihan dan Kekurangan Pirameter Radiasi

Pirameter radiasi memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan sensor suhu lainnya.

Beberapa kelebihannya adalah:

• Mereka dapat mengukur suhu tinggi di atas 600°C, di mana sensor lain mungkin meleleh atau rusak.

• Mereka tidak memerlukan kontak fisik dengan objek, yang menghindari kontaminasi, korosi, atau gangguan.

• Mereka memiliki kecepatan respons yang cepat dan output yang tinggi.

• Mereka kurang terpengaruh oleh atmosfer korosif atau medan elektromagnetik.

Beberapa kekurangannya adalah:

• Mereka memiliki skala non-linear dan mungkin ada kesalahan akibat variasi emisivitas, gas atau uap yang mengintervensi, perubahan suhu lingkungan, atau kotoran pada komponen optik.

• Mereka memerlukan kalibrasi dan pemeliharaan untuk pembacaan yang akurat.

• Mereka mungkin mahal dan kompleks untuk dioperasikan.

Aplikasi Pirameter Radiasi

Pirameter radiasi banyak digunakan untuk aplikasi industri di mana suhu tinggi terlibat atau di mana kontak fisik dengan objek tidak mungkin atau tidak diinginkan.

Beberapa contohnya adalah:

• Mengukur suhu tungku, boiler, kiln, oven, dll.

• Mengukur suhu logam cair, kaca, keramik, dll.

• Mengukur suhu api, plasma, laser, dll.

• Mengukur suhu objek bergerak seperti roller, conveyor, kawat, dll.

• Mengukur suhu rata-rata permukaan besar seperti dinding, atap, pipa, dll.

Kesimpulan

Pirameter radiasi adalah perangkat yang mengukur suhu objek jauh dengan mendeteksi radiasi termal yang dipancarkan. Jenis sensor suhu ini tidak perlu menyentuh objek atau berada dalam kontak termal dengannya, berbeda dengan termometer lain seperti termokopel dan detektor suhu resistansi (RTD). Pirameter radiasi umumnya digunakan untuk mengukur suhu tinggi di atas 750°C, di mana kontak fis