Что такое излучательный пирометр?

Что такое пирометр излучения?

Определение пирометра излучения

Пирометр излучения, являющийся бесконтактным датчиком температуры, измеряет температуру, обнаруживая естественное тепловое излучение объекта. Излучение зависит от температуры и эмиссивности объекта — способности испускать тепло по сравнению с идеальным черным телом.

• Q — тепловое излучение

• ϵ — эмиссивность тела (0 < ϵ < 1)

• σ — постоянная Стефана-Больцмана

• T — абсолютная температура в кельвинах

Компоненты пирометра излучения

• Линза или зеркало фокусируют тепловое излучение объекта на приемный элемент, преобразуя его в измеримые данные.

• Приемный элемент, который преобразует тепловое излучение в электрический сигнал. Это может быть термометр сопротивления, термопара или фотодетектор.

• Измерительный прибор, который отображает или записывает показания температуры на основе электрического сигнала. Это может быть милливольтметр, гальванометр или цифровой дисплей.

Типы пирометров излучения

Существует два основных типа пирометров излучения: с фиксированным фокусом и с переменным фокусом.

Пирометр излучения с фиксированным фокусом

Пирометр излучения с фиксированным фокусом имеет длинную трубку с узким отверстием на переднем конце и вогнутым зеркалом на заднем конце.

Чувствительная термопара размещается перед вогнутым зеркалом на подходящем расстоянии, так что тепловое излучение от объекта отражается зеркалом и фокусируется на горячем соединении термопары. ЭДС, генерируемая в термопаре, затем измеряется милливольтметром или гальванометром, которые могут быть непосредственно откалиброваны по температуре.

Преимущество этого типа пирометра заключается в том, что он не требует настройки для различных расстояний между объектом и прибором, так как зеркало всегда фокусирует излучение на термопару. Однако этот тип пирометра имеет ограниченный диапазон измерений и может быть затронут пылью или грязью на зеркале или линзе.

Пирометр излучения с переменным фокусом

Пирометр излучения с переменным фокусом имеет регулируемое вогнутое зеркало, изготовленное из высокоотполированной стали.

Тепловое излучение от объекта сначала принимается зеркалом, а затем отражается на черненый термоджунктив, состоящий из маленького медного или серебряного диска, к которому припаяны провода, образующие соединение. Видимое изображение объекта можно увидеть на диске через окуляр и центральное отверстие в основном зеркале.

Положение основного зеркала регулируется до тех пор, пока фокус не совпадет с диском. Нагрев термоджунктива вследствие теплового изображения на диске создает ЭДС, которая измеряется милливольтметром или гальванометром. Преимущество этого типа пирометра заключается в том, что он может измерять температуры в широком диапазоне и также может измерять невидимые лучи излучения. Однако этот тип пирометра требует тщательной настройки и выравнивания для точных измерений.

Преимущества

• Они могут измерять высокие температуры выше 600°C, где другие датчики могут плавиться или повреждаться.

• Они не требуют физического контакта с объектом, что предотвращает загрязнение, коррозию или помехи.

• У них быстрая скорость отклика и высокий выходной сигнал.

• Они меньше подвержены воздействию коррозионных атмосфер или электромагнитных полей.

Недостатки

• Эти устройства могут давать ошибки из-за нелинейных шкал, вариаций эмиссивности, изменений окружающей среды и загрязнений оптических частей.

• Для точных измерений они требуют калибровки и обслуживания.

• Они могут быть дорогими и сложными в эксплуатации.