Msimu ya Joto: Sehemu ya Kutambua Joto isiyofikiwa

Radiation pyrometer ni kifaa kinachotathmini joto la kitu chenye umbali kwa kutambua mwanga wa joto uliofikia. Aina hii ya sensor ya joto haihitaji kukusanya na kitu au kuwa katika mawasiliano ya joto naye, tofauti na viwango vingine kama thermocouples na resistance temperature detectors (RTDs). Radiation pyrometers zinatumika kwa ujumla kutathmini majoto makubwa zaidi ya 750°C, ambapo mawasiliano ya kimataifa na kitu chenye joto hakikuweko na imara.

Ni nini Radiation Pyrometer?

Radiation pyrometer inaweza kutafsiriwa kama sensor ya joto usio na mawasiliano unayetuambia joto la kitu kwa kutambua mwanga wa joto uliofikia kwa uraibu. Mwanga wa joto au irradiance wa kitu unaelekea kulingana na joto lake na emissivity yake, ambayo ni upimaji wa jinsi kitu kinafikia mwanga wa joto kulingana na black body kamili. Kulingana na sheria ya Stefan Boltzmann, mwanga wa joto wa kabisa uliofikia kutoka kwa mwili unaweza kutathmini kwa:

Hapa,

• Q ni mwanga wa joto W/m$^2$

• ϵ ni emissivity ya mwili (0 < ϵ < 1)

• σ ni constant ya Stefan-Boltzmann W/m$2$K$4$

• T ni joto la mwisho Kelvin

Radiation pyrometer unajumuisha vibao vilivyovuliwa tatu:

• Lens au mirror unayekusanya na kufokusisha mwanga wa joto kutoka kwa kitu hadi kwenye element ya kupokea.

• Element ya kupokea unayobadilisha mwanga wa joto kwa ishara ya umeme. Hii inaweza kuwa thermometer ya resistance, thermocouple, au photodetector.

• Instrument ya kupiga rekodi au kupakua kwa kutumia ishara ya umeme. Hii inaweza kuwa millivoltmeter, galvanometer, au digital display.

Aina za Radiation Pyrometers

Kuna aina mbili muhimu za radiation pyrometers: fixed focus type na variable focus type.

Radiation Pyrometer aina ya Fixed Focus Type

Radiation pyrometer aina ya fixed-focus ana tube refu na aperture ndogo kwenye mwisho mbele na mirror wa concave kwenye mwisho nyuma.

Thermocouple yenye utaratibu unaokolekwa mbele ya mirror wa concave kwa umbali sawa, ili kwamba mwanga wa joto kutoka kwa kitu ufike kwa mirror na ufokuswe kwenye hot junction ya thermocouple. EMF unayotengenezwa kwenye thermocouple unapimwa kwa millivoltmeter au galvanometer, ambayo inaweza kutengeneza moja kwa moja kwa joto. Faida ya aina hii ya pyrometer ni kuwa haihitaji kurudishwa kwa umbali tofauti kati ya kitu na instrument, kwa sababu mirror hufokusiria mwanga kwenye thermocouple. Lakini, aina hii ya pyrometer ina ukosefu wa range ya pima na inaweza kutarajiwa na ngozi au vitu vigumu kwenye mirror au lens.

Radiation Pyrometer aina ya Variable Focus Type

Radiation pyrometer aina ya variable focus ana mirror wa concave wenye ubunifu wa kutenganisha.

Mwanga wa joto kutoka kwa kitu unafiki kwanza kwa mirror na kisha ufunguka kwenye thermojunction yenye ngozi ya copper au silver disc kwa ambayo wires zinazotengeneza junction zimechakanywa. Picha ya kitu inaweza kuonekana kwenye disc kwa kujitumia eyepiece na choro kikuu kwenye mirror kuu. Chaguo la mirror kuu huhamishwa hadi sikuonyeshe kwenye disc. Uvuta wa thermojunction kutokana na image ya joto kwenye disc hutengeneza EMF unayopimwa kwa millivoltmeter au galvanometer. Faida ya aina hii ya pyrometer ni kuwa inaweza kupima majoto kwa ukubwa na inaweza pia kupima rays zisizoweza kuonekana kutokana na mwanga wa joto. Lakini, aina hii ya pyrometer inahitaji kurudishwa na kuhakikisha vizuri kwa malengo sahihi.

Faida na Maoni maupya ya Radiation Pyrometers

Radiation pyrometers wanayo faida na maoni maupya kulingana na aina nyingine za sensors za joto.

Baadhi ya faida ni:

• Wanaweza kupima majoto makubwa zaidi ya 600°C, ambapo sensors wengine wanaweza kuyeyuka au kuganda.

• Hawanahitaji mawasiliano ya kimataifa na kitu, ambayo hutoa matangazo, korosi, au mzunguko.

• Wana haraka kwa kupata majibu na output mkubwa.

• Wanaathirika kidogo na atmospheres za korosi au electromagnetic fields.

Baadhi ya maoni maupya ni:

• Wana scales zenye mstari usio wa moja kwa moja na mara nyingi wanaweza kuwa na makosa kutokana na emissivity variations, gases au vapors zinazokuwa kati, mabadiliko ya joto wa mazingira, au ngozi kwenye components za optics.

• Wanahitaji calibration na huduma kwa ajili ya malengo sahihi.

• Wanaweza kuwa magumu na complex kutumia.

Mtaani ya Radiation Pyrometers

Radiation pyrometers zinatumika kwa ujumla kwa matumizi ya kiuchumi ambako majoto makubwa yanavyopaswa au ambako mawasiliano ya kimataifa na kitu hakikuweko na imara.

Mfano wa haya ni:

• Kutathmini joto la furnaces, boilers, kilns, ovens, etc.

• Kutathmini joto la metals, glass, ceramics, etc. yanayokuwa melty.

• Kutathmini joto la flames, plasmas, lasers, etc.

• Kutathmini joto la objects zinazopanda kama rollers, conveyors, wires, etc.

• Kutathmini joto la surfaces kubwa kama walls, roofs, pipes, etc.

Mwisho

Radiation pyrometer ni kifaa kinachotathmini joto la kitu chenye umbali kwa kutambua mwanga wa joto uliofikia. Aina hii ya sensor ya joto haihitaji kukusanya na kitu au kuwa katika mawasiliano ya joto naye, tofauti na vi