Pyrometrum Radiativum: Sensor Temperaturae Non-Tactilis
Pyrometrum radiativum est instrumentum quod temperaturam objecti distanti per detectionem radiationis thermicae ab eo emissae metitur. Hoc genus sensoris thermici non tangere objectum nec cum eo in contactu thermaliter esse debet, ut alii thermometri, sicut thermocouples et resistance temperature detectors (RTDs). Pyrometra radiativa principaliter ad metiendas altas temperatures supra 750°C, ubi contactus physicalis cum objecto calido non possibilis vel desiderabilis est, usantur.
Quid est Pyrometrum Radiativum
Pyrometrum radiativum definitur ut sensor temperaturae sine contactu, qui temperaturam objecti detexit per detectionem radiationis thermicae ab eo naturaliter emissa. Radiatio thermalis vel irradiance objecti pendet a sua temperatura et emissivitate, quae mensura est quanti bene comparata ad perfectum black body. Secundum legem Stefan Boltzmann, totalis radiatio thermalis a corpore emissa calculari potest per:
ubi,
Q est radiatio thermalis in W/m$^2$
ϵ est emissivitas corporis (0 < ϵ < 1)
σ est constantia Stefan-Boltzmann in W/m$2$K$4$
T est absoluta temperatura in Kelvin
Pyrometrum radiativum constat ex tribus componentibus majoribus:
Lens aut speculum colligit et focalizat radiationem thermicam ab objecto ad elementum recipiens.
Elementum recipiens convertit radiationem thermicam in signum electricum. Hoc esse potest thermometrum resistivum, thermocouplum, vel photodetector.
Instrumentum registrans quod ostendit vel regit lectionem temperaturae secundum signum electricum. Hoc esse potest millivoltmetrum, galvanometrum, vel display digitale.
Genera Pyrometrorum Radiativorum
Sunt principali duo genera pyrometrorum radiativorum: fixi focus et variabilis focus.
Pyrometrum Radiativum Fixi Focus
Pyrometrum radiativum fixi focus habet longum tubum cum angusto aperturo in extremitate frontali et speculo concavo in extremitate posteriori.
Thermocouplum sensibile ponitur in fronte speculi concavi ad convenientem distantiam, ita ut radiatio thermalis ab objecto reflectatur a speculo et focalizetur in iunctura calida thermocoupli. Emf generatum in thermocouplum tunc mensuratur per millivoltmetrum vel galvanometrum, qui directe cum temperatura calibrari possunt. Advantagium huius generis pyrometri est quod non oportet adiustari pro diversis distantibus inter objectum et instrumentum, quia speculum semper raditionem focalizat in thermocouplum. Tamen, hoc genus pyrometri limitatum habet ambitum mensurationis et posse affici a pulvere vel sordibus in speculo vel lente.
Pyrometrum Radiativum Variabilis Focus
Pyrometrum radiativum variabilis focus habet speculum concavum ex aere polito admodum.
Radiatio thermalis ab objecto primum recepta a speculo et deinde reflectitur in discum nigrum constans ex parvo disco cupreo vel argento ad quem fili formantes iunctionem sunt soldata. Visibilis imago objecti videtur in disco per ocularium et foramen centrale in speculo principali. Positio speculi principali adiustatur donec focus coincidat cum disco. Calor iunctionis thermicae propter imaginem thermicam in disco producit emf quod mensuratur per millivoltmetrum vel galvanometrum. Advantagium huius generis pyrometri est quod potest temperaturas super amplum ambitum mensurare et etiam radios invisibiles a radiatione mensurare. Tamen, hoc genus pyrometri requirit accuratam adiustationem et alignmentem pro lectionibus accuratis.
Vantaggi et Inconvenientia Pyrometrorum Radiativorum
Pyrometra radiativa quaedam vantaggi et inconvenientia comparata ad alios genera sensorum temperaturarum habent.
Quaedam vantaggi sunt:
Possunt altas temperaturas supra 600°C, ubi alii sensori fusi vel damni possunt, metiri.
Non opus est contactu physicali cum objecto, quod contaminationem, corrosionem, vel interference vitat.
Habent celerem velocitatem responsionis et altam productivitatem.
Minus affectantur a atmospheris corrosivis vel campis electromagneticis.
Quaedam inconvenientia sunt:
Habent scalas non lineares et possibilia errores propter variationes emissivitatis, gases intervenientes vel vapores, mutationes temperaturae ambientalis, vel sordes in componentibus opticis.
Requirunt calibrationem et maintenance pro lectionibus accuratis.
Posse esse cari et complicati ad operandum.
Applicationes Pyrometrorum Radiativorum
Pyrometra radiativa late ad applicationes industriales ubi altas temperaturas involvuntur vel ubi contactus physicalis cum objecto non factibilis vel desiderabilis est, usantur.
Quaedam exempla sunt:
Mensura temperature furnacum, caldariarum, fornaciorum, clibanorum, etc.
Mensura temperature metallorum fluidorum, vitri, ceramicorum, etc.
Mensura temperature flammatorum, plasmarum, laserum, etc.
Mensura temperature objectorum mobilium sicut rotarum, conveyorum, filorum, etc.
Mensura temperature medii magni superficiei sicut murorum, tectorum, canalarum, etc.
Conclusio
Pyrometrum radiativum est instrumentum quod temperaturam objecti distanti per detectionem radiationis thermicae ab eo emissae metitur. Hoc genus sensoris thermici non tangere objectum nec cum eo in contactu thermaliter esse debet, ut alii thermometri, sicut thermocouples et resistance temperature detectors (RTDs). Pyrometra radiativa principaliter ad metiendas altas temperatures supra 750°C, ubi contactus physicalis cum objecto calido non possibilis vel desiderabilis est, usantur.
