Радијациона пирометар: Сензор за температура без контакт

Радијација пиromетар е уред кој мери температурата на далечен објект со детектирање на термалната радијација што ја испушта. Овој тип температурен сензор не треба да додирне објектот или да биде во термален контакт со него, како и другите термометри како термочевки и резистивни температурни детектори (RTD). Радијација пиromетри се користат главно за мерење на високи температури над 750°C, каде физичкиот контакт со горещиот објект не е можно или желебено.

Што е радијација пиromетар?

Радијација пиromетар е дефиниран како ненадворешен температурен сензор кој изведува температурата на објект со детектирање на неговата природна термална радијација. Термалната радијација или ирацијација на објект зависи од неговата температура и емисивност, која е мера на тоа колку добро испушта топлина според идеален црн тел. Според законот на Стефан Болцман, тоталната термална радијација испуштена од тело може да се пресмета со:

Каде,

• Q е термалната радијација во В/м$^2$

• ϵ е емисивноста на телото (0 < ϵ < 1)

• σ е константата на Стефан-Болцман во В/м$2$K$4$

• T е апсолутната температура во Келвин

Радијација пиromетар се состои од три големи компоненти:

• Линза или огледало собира и фокусира термалната радијација од објектот на примачки елемент.

• Примачки елемент кој го конвертира термалната радијација во електрична сигнал. Овој може да биде резистивен термометар, термочевка, или фотодетектор.

• Уред за запис кој го прикажува или го записува температурниот читање базиран на електричниот сигнал. Овој може да биде милливолтметар, галванометар, или цифров приказ.

Типови на радијација пиromетри

Постојат две главни типови на радијација пиromетри: со фиксна фокуса и со променлива фокуса.

Со фиксна фокуса радијација пиromетар

Радијација пиromетар со фиксна фокуса има долга цев со узак отвор на предниот дел и конкавно огледало на задниот дел.

Осетлив термочевка е поставен пред конкавното огледало на подобрен разстояние, така што термалната радијација од објектот е рефлектирана од огледалото и фокусирана на горечевката на термочевката. ЕМФ генериран во термочевката потоа се мери со милливолтметар или галванометар, кој може директно да се калибрира со температура. Предноста на овој тип пиromетар е дека не треба да се прилагоди за различни разстояња помеѓу објектот и инструментот, бидејќи огледалото секогаш фокусира радијацијата на термочевката. Меѓутоа, овој тип пиromетар има ограничен опсег на мерење и може да биде повликан од праша или патура на огледалото или линзата.

Со променлива фокуса радијација пиromетар

Радијација пиromетар со променлива фокуса има приспособувачко конкавно огледало направено од високо полирани стил.

Термалната радијација од објектот првично се прими со огледалото и потоа се рефлектира на црн термојункција состоен од мал меден или сребрен диск на кој се сварени жиците формирајќи јункцијата. Видливата слика на објектот може да се види на дискот преку окулар и централна дупка во главното огледало. Позицијата на главното огледало се прилагодува до кога фокусот совпаѓа со дискот. Загревањето на термојункцијата поради термалната слика на дискот генерира ЕМФ што се мери со милливолтметар или галванометар. Предноста на овој тип пиromетар е дека може да мери температури над широк опсег и исто така може да мери невидливи зраци од радијација. Меѓутоа, овој тип пиromетар бара внимателна прилагодба и алармирање за точни читања.

Прециности и недостатоци на радијација пиromетри

Радијација пиromетри имаат неколку прециности и недостатоци споредени со други типови на температурни сензори.

Неколку прециности се:

• Можат да мерат високи температури над 600°C, каде други сензори можат да се топнат или повредат.

• Не треба физички контакт со објектот, што го избегнува контаминацијата, коррозијата, или интерференцијата.

• Имат брзина на одговор и висок излез.

• Помалку се влијаат од коррозивни атмосфери или електромагнетни полиња.

Неколку недостатоци се:

• Имат нелинеарни скали и можни грешки поради варијации на емисивност, меѓусредни гасови или пари, промени на амбиентна температура, или праш на оптички компоненти.

• Бараат калибрација и одржување за точни читања.

• Можат да бидат скапи и комплексни за управување.

Апликации на радијација пиromетри

Радијација пиromетри се широко користат за индустријски апликации каде што се вклучени високи температури или каде физичкиот контакт со објектот не е можно или желебено.

Неколку примери се:

• Мерење на температурата на печови, котлони, топлилници, печи, итн.

• Мерење на температурата на топли метал, стакло, керамика, итн.