Pyrómetro ng Radiasyon: Isang Sensor ng Temperatura na Walang Pakikipag-Contact

Ang radiation pyrometer ay isang aparato na sumusukat ng temperatura ng isang malayo na bagay sa pamamagitan ng pagtukoy ng thermal radiation na ibinibigay nito. Ang uri ng temperature sensor na ito ay hindi kailangan humawak o magkaroon ng thermal contact sa bagay, kahit na iba pang termometro tulad ng thermocouples at resistance temperature detectors (RTDs). Ang mga radiation pyrometers ay pangunahing ginagamit para sa pagsukat ng mataas na temperatura na higit sa 750°C, kung saan ang pisikal na kontak sa mainit na bagay ay hindi posible o desirableng gawin.

Ano ang Radiation Pyrometer?

Ang radiation pyrometer ay tinukoy bilang isang non-contact temperature sensor na nagtatantiya ng temperatura ng isang bagay sa pamamagitan ng pagtukoy ng natural na thermal radiation na ibinibigay nito. Ang thermal radiation o irradiance ng isang bagay ay depende sa kanyang temperatura at emissivity, na isang sukat kung gaano kahusay ito nagsasalamin ng init kumpara sa isang perpektong black body. Ayon sa batas ni Stefan Boltzmann, ang kabuuang thermal radiation na ibinibigay ng isang katawan ay maaaring makalkula gamit ang:

Kung saan,

• Q ang thermal radiation sa W/m$^2$

• ϵ ang emissivity ng katawan (0 < ϵ < 1)

• σ ang konstante ni Stefan-Boltzmann sa W/m$2$K$4$

• T ang absolute temperature sa Kelvin

Ang radiation pyrometer ay binubuo ng tatlong pangunahing bahagi:

• Isang lens o salamin na nakokolekta at nakokusap ng thermal radiation mula sa bagay patungo sa receiving element.

• Isang receiving element na nagsasalin ng thermal radiation sa isang electrical signal. Ito maaaring isang resistance thermometer, thermocouple, o photodetector.

• Isang recording instrument na nagpapakita o nagrerekord ng temperature reading batay sa electrical signal. Ito maaaring isang millivoltmeter, galvanometer, o digital display.

Mga Uri ng Radiation Pyrometers

May dalawang pangunahing uri ng radiation pyrometers: fixed focus type at variable focus type.

Fixed Focus Type Radiation Pyrometer

Ang fixed-focus type radiation pyrometer ay may mahabang tube na may narrow aperture sa front end at concave mirror sa rear end.

Isang sensitibong thermocouple ay inilagay sa harap ng concave mirror sa isang maayos na distansya, kung saan ang thermal radiation mula sa bagay ay sinasalamin ng mirror at kinukunsentrado sa hot junction ng thermocouple. Ang emf na nabuo sa thermocouple ay kasunod na sinusukat ng millivoltmeter o galvanometer, na maaaring direkta na calibrated sa temperatura. Ang pakinabang ng uri ng pyrometer na ito ay hindi ito kailangan i-adjust para sa iba't ibang distansya sa pagitan ng bagay at instrumento, dahil ang mirror palaging nakokusap ng radiation sa thermocouple. Gayunpaman, ang uri ng pyrometer na ito ay may limitadong saklaw ng pagsukat at maaaring maapektuhan ng alikabok o dumi sa mirror o lens.

Variable Focus Type Radiation Pyrometer

Ang variable focus type radiation pyrometer ay may adjustable concave mirror na gawa sa highly polished steel.

Ang thermal radiation mula sa bagay ay unang natanggap ng mirror at pagkatapos ay sinasalamin sa blackened thermojunction na binubuo ng isang maliit na copper o silver disc kung saan ang mga wire na bumubuo ng junction ay nasolder. Ang visible image ng bagay ay maaaring makita sa disc sa pamamagitan ng eyepiece at central hole sa main mirror. Ang posisyon ng main mirror ay inaadjust hanggang ang focus ay tumutugon sa disc. Ang pag-init ng thermojunction dahil sa thermal image sa disc ay nagbibigay ng emf na sinusukat ng millivoltmeter o galvanometer. Ang pakinabang ng uri ng pyrometer na ito ay ito ay maaaring sukatin ang temperatura sa malaking saklaw at maaari ring sukatin ang invisible rays mula sa radiation. Gayunpaman, ang uri ng pyrometer na ito ay nangangailangan ng mapagkalingang adjustment at alignment para sa accurate readings.

Pakinabang at Di-pakinabang ng Radiation Pyrometers

Ang radiation pyrometers ay may ilang pakinabang at di-pakinabang kumpara sa iba pang uri ng temperature sensors.

Ang ilang pakinabang ay:

• Maaari silang sukatin ang mataas na temperatura na higit sa 600°C, kung saan ang iba pang sensors ay maaaring umunlad o masira.

• Hindi sila kailangan ng pisikal na kontak sa bagay, na nag-iwas ng contamination, corrosion, o interference.

• Silang may mabilis na speed of response at mataas na output.

• Mas kaunti silang naapektuhan ng corrosive atmospheres o electromagnetic fields.

Ang ilang di-pakinabang ay:

• May non-linear scales at possible errors dahil sa emissivity variations, intervening gases or vapors, ambient temperature changes, o dirt sa optical components.

• Nangangailangan ng calibration at maintenance para sa accurate readings.

• Maaaring mahal at komplikado sa operasyon.

Paggamit ng Radiation Pyrometers

Ang radiation pyrometers ay malawakang ginagamit para sa industriyal na aplikasyon kung saan ang mataas na temperatura ay kasama o kung saan ang pisikal na kontak sa bagay ay hindi posible o desirableng gawin.

Ang ilang halimbawa ay:

• Pagsukat ng temperatura ng furnaces, boilers, kilns, ovens, etc.

• Pagsukat ng temperatura ng molten metals, glass, ceramics, etc.

• Pagsukat ng temperatura ng flames, plasmas, lasers, etc.

• Pagsukat ng temperatura ng moving objects tulad ng rollers, conveyors, wires, etc.

• Pagsukat ng average temperature ng malalaking surfaces tulad ng walls, roofs, pipes, etc.

Konklusyon

Ang radiation pyrometer ay isang aparato na sumusukat ng temperatura ng isang malayo na bagay sa pamamagitan ng pagtukoy ng thermal radiation na ibinibigay nito. Ang uri ng temperature sensor na ito ay hindi kailangan humawak o magkaroon ng thermal contact sa bagay, kahit na iba pang termometro tulad ng thermocouples at resistance temperature