Kuinka kosketuksettomat lämpömittarit on järjestetty ja toimivat?

Kosketuksettomat lämpömittarit tai pyrometrit ovat nykyään käteviä laitteita erilaisten esineiden, nesteiden tai kiinteiden aineiden lämpötilan etämittaukseen. Niitä käytetään laajalti energiateollisuudessa tärkeiden alueiden lämpötilan toiminnallisessa valvonnassa, sähköteollisuudessa paloturvallisuuden varmistamiseksi, laboratorio-olosuhteissa, yrityksissä, lämpöhäviöiden laskennan rakentamisessa, jokapäiväisessä elämässä, turvajärjestelmissä ja paljon muuta.

Ensimmäisen tällaisen laitteen keksi vuonna 1731 alankomaalainen fyysikko Peter van Mushenbrook, ja mittaukset tehtiin visuaalisesti, oli mahdollista arvioida punaisen kuuman ruumiin lämpötila. Mutta nykyaikaiset tyypit pyrometrit ovat laajentaneet huomattavasti niiden käyttökenttää ja jopa nollan lähellä oleva lämpötila voidaan mitata celsiusastetta ja alla. Periaate on kuitenkin pysynyt yleisesti samana - mitataan esineestä lähtevän lämmön säteilyn teho ja siitä tehdään johtopäätös sen lämpötilasta. Mittaukset suoritetaan infrapuna- ja näkyvällä spektrialueella.

Vuonna 1967 amerikkalainen yritys Wahl esitteli ensimmäisen kannettavan pyrometrin, koska 60-luvulla tehtiin tärkeimmät tieteelliset havainnot, jotka loivat perustan teollisuuspyrometrien kehittämiselle, joilla on riittävän korkeat ominaisuudet ja pienet mitat. Periaate, joka perustuu vertailevien rinnakkaisten rakentamiseen, jossa käytetään infrapunavastaanotinta, joka pystyy määrittämään esineen lähettämän lämpöenergian määrän, on laajentanut merkittävästi lämpötilamittausalueita sekä nestemäisille että kiinteille kappaleille.

Pyrometrit ovat tällä hetkellä erittäin suosittuja, ja niitä käytetään laajalti kosketuksettomiin mittauksiin esineiden lämpötilan etäisyydeltä jokapäiväisessä elämässä, asunto- ja kunnallisteknisillä aloilla, yrityksissä, missä vaaditaan eri prosessien lämpötilanhallintaa tuotantovaiheissa ja monien laitteiden käytön aikana. Pyrometrit mahdollistavat jopa kuuman ruumiin lämpötilan turvallisen mittaamisen ilman, että on tarpeen koskettaa sitä fyysisesti.

Pyrometrit ovat optisia, säteily- ja värillisiä. Ensimmäiset mahdollistavat kuumennetun rungon värin visuaalisen vertailun vertailulangan väriin ja määrittävät siten sen lämpötilan. Säteily laskee lämpösäteilyn tehon uudelleen ja voi mitata melko laajan lämpötila-alueen. Väri vertaa kohteen lämpöäteilyä erilaisissa spektrissä ja laske sitten sen lämpötila, sellaisilla pyrometreillä on myös laaja mittausalue.

Kaikki pyrometrit voidaan myös jakaa matalaan ja korkeaan lämpötilaan. Matala lämpötila antaa sinun mitata jopa nollan alapuolella olevia lämpötiloja, ja korkealla lämpötilalla on korkea mittausraja.

Suoritusmuodon mukaan pyrometrit eroavat kannettavista ja kiinteistä. Jälkimmäisiä käytetään suurissa teollisuusyrityksissä erittäin tarkan ja jatkuvan teknologisen prosessin ohjaamiseksi, esimerkiksi sulan muovin ja metallin tuotannossa. Kannettavat pyrometrit ovat suosittuja jokapäiväisessä elämässä ja eri teollisuudenalojen kannettavina lämpömittarina, ne esittävät selkeästi näytön lämpötilaa koskevat tiedot teksti- tai graafisessa muodossa.

Modernin infrapunapyrometrin laite ja toiminta voidaan kuvata seuraavasti. Laitteen vastaanottama lämpöä säteilee optinen järjestelmä, ja sitten putoaa lämpötila-anturi (tämä on ensisijainen pyrometrinen muunnin), pyrometrisen muuntimen ulostulosta saadaan sähköinen signaali, jonka arvo on verrannollinen tutkittavan kohteen lämpötila-arvoon. Anturilta vastaanotettu signaali kulkee sitten elektronisen muuntimen (tämä on toissijainen pyrometrinen muunnin) läpi, ja menee mittaus- ja laskentalaitteeseen ja prosessoidaan siinä. Laskutulos näkyy näytöllä, suosituimmissa malleissa - numeroiden muodossa.

Joten saadakseen tutkitun esineen pintalämpötilan tarkan arvon käyttäjän tarvitsee vain kytkeä laite päälle, osoittaa se tutkittuun esineeseen ja painaa käynnistyspainiketta. Mittaustulos näytetään näytöllä numeroiden muodossa tai graafisesti monivärisen kuvan muodossa, missä matalan, keskitason ja korkean lämpötilan alueet spektrisesti korostetaan eri väreillä.

Pyrometrien tärkeimmät tekniset ominaisuudet:

• optinen resoluutio (malleja, joiden resoluutio on 2: 1 - 600: 1, on saatavana);

• mitattu lämpötila-alue (maksimi - -50 ° C - + 4000 ° C);

• mittaustarkkuus - tyypilliset arvot ovat 0,1 ° C tai 1 ° C;

• mittaustarkkuus (± 1,5% pidetään optimaalisena);

• nopeus (nykyaikaiset pyrometrit vaativat enintään yhden sekunnin);

• emissiivisyys - voi olla mukautettu tai kiinteä;

• kohdistusmenetelmä - lasersuunnittelija tai optinen ohjaus.

Pyrometrien tärkeimmät parametrit ovat esineen tummuuden asteen ja laitteen optisen resoluution (näkyvyyden osoittimen) asettaminen. Pyrometrin optiselle resoluutiolle on ominaista etäisyys pyrometristä kehon pintaan ja kehon pinnalla olevan pyöreän pisteen halkaisijaan (tarkan lämpötilan mittausalaa rajoittaa tämä piste), jonka lämpötila mitataan.

Joten jos lämpötilan mittauksia vaaditaan pienestä etäisyydestä, käytetään pyrometriä, jolla on pieni resoluutio, esimerkiksi 4: 1, ja jos mittauksia suunnitellaan useasta metristä, resoluution tulisi olla suurempi, jotta vieraat esineet eivät putoa laitteen näkökenttään. Usein pyrometrit on varustettu laserkohteen osoittimella instrumentin osoittamiseksi tarkemmin tutkittavaan kohteeseen.

Materiaalin tummuusaste tai emissiokyky kuvaavat itse materiaalin heijastavuutta, jonka lämpötila mitataan etäisesti pyrometrillä. Infrapunalämpömittarille, joka on nykyään suosittu pyrometrimittari, tämä indikaattori on erittäin tärkeä. Se määrittelee tutkitun pinnan emittoiman energian suhteen täysin mustan kappaleen emittoimaan energiaan samassa lämpötilassa, ja tämän parametrin arvo on välillä 0 - 1. Näin ollen hapettuneen teräksen mustuus on 0,85 ja kiillotetun - 0,075.

Monissa online-kauppapaikoissa ja elektroniikkakaupoissa kannettavat lasersuuntautuneet pyrometrit ovat nykyään laajalti edustettuina, jotka sopivat täydellisesti kotitalouksien tarpeisiin, samoin kuin erityiset lääketieteelliset pyrometrit, jotka korvaavat elohopealämpömittarit. Teollisuustarkoituksiin käytetään tarkempia ja kalliimpia pyrometrejä, joilla on muun muassa apuvälineet tiedon välittämiseksi ja kyky muodostaa yhteys tietokoneeseen ja erityisiin laitteisiin.

Katso myös: Lämpötila-anturit - termistorit