Kako su uređeni i rade beskontaktni termometri?

Beskontaktni termometri ili pirometri danas su prikladni uređaji za daljinsko mjerenje temperature različitih predmeta, tekućina ili krutih tvari. Oni se široko koriste u industriji energije za operativnu kontrolu temperature važnih područja, u elektroenergetskoj industriji radi zaštite od požara, u laboratorijskim uvjetima, u poduzećima, u gradnji za proračun toplinskih gubitaka, u svakodnevnom životu, u sigurnosnim sustavima i još mnogo toga.

Prvi takav uređaj izumio je 1731. godine nizozemski fizičar Peter van Mushenbrook, a mjerenja su obavljena vizualno, bilo je moguće prosuditi temperaturu užarenog tijela. No moderne vrste pirometara uvelike su proširile područje njihove primjene pa se čak i temperatura blizu nule može izmjeriti stupnjeva Celzijusa i ispod. Međutim, princip je općenito ostao isti - mjeri se snaga toplinskog zračenja koja proizlazi iz objekta, a iz toga se izvodi zaključak o njegovoj temperaturi. Mjerenja se provode u infracrvenom i vidljivom spektralnom rasponu.

Godine 1967. američka tvrtka Wahl predstavila je prvi prijenosni pirometar, budući da su upravo u 60-ima napravljena najvažnija znanstvena otkrića, koja su postavila temelj za razvoj razvoja industrijskih pirometara s dovoljno visokim karakteristikama s malim dimenzijama. Princip zasnovan na konstrukciji komparativnih paralela, pomoću infracrvenog prijemnika koji može odrediti količinu toplinske energije koju emitira objekt, značajno je proširio raspon mjerenja temperature za tekuća i kruta tijela.

Trenutačno su pirometri vrlo popularni i naširoko se koriste za beskontaktno mjerenje na udaljenosti temperature predmeta u svakodnevnom životu, u sektoru stambeno-komunalnih poslova, u poduzećima, gdje god je potrebna kontrola temperature različitih procesa u fazi proizvodnje i tijekom rada mnogih uređaja. Pirometri omogućuju sigurno mjerenje temperature čak i vrućeg tijela, bez potrebe da ga fizički kontaktirate.

Pirometri su optički, zračenje i boja. Prvi omogućuju vizualnu usporedbu boje zagrijanog tijela s bojom referentnog navoja i na taj način određuju njegovu temperaturu. Zračenje preračunava snagu toplinskog zračenja i može mjeriti prilično širok raspon temperatura. Boja uspoređuje toplinsko zračenje objekta u raznim spektrima, a zatim izračuna njegovu temperaturu, takvi pirometri također imaju širok raspon mjerenja.

Svi pirometri također se mogu podijeliti na niske i visoke temperature. Niska temperatura vam čak omogućuje mjerenje temperature ispod nule, a visoke temperature imaju gornju gornju granicu mjerenja.

Prema vrsti izvršenja, pirometri se razlikuju u prenosivom i stacionarnom. Potonji se koriste u velikim industrijskim poduzećima za vrlo preciznu i kontinuiranu kontrolu tehnološkog procesa, na primjer, u proizvodnji rastaljene plastike i metala. Prijenosni pirometri popularni su u svakodnevnom životu, a kao prijenosni termometri u raznim industrijama, oni jasno prikazuju podatke o temperaturi na zaslonu u tekstualnom ili grafičkom obliku.

Uređaj i rad modernog infracrvenog pirometra mogu se opisati na sljedeći način. Zraka topline koju uređaj prima fokusira optički sustav, a zatim pada temperaturni senzor (ovo je primarni pirometrijski pretvarač), na izlazu pirometrijskog pretvarača dobiva se električni signal, čija je vrijednost proporcionalna vrijednosti temperature ispitivanog predmeta. Signal primljen od senzora zatim prolazi kroz elektronički pretvarač (ovo je sekundarni pirometrijski pretvarač), te ulazi u mjerni i proračunski uređaj i u njemu se obrađuje. Rezultat izračuna prikazan je na zaslonu, u najpopularnijim modelima - u obliku brojeva.

Dakle, kako bi dobio točnu vrijednost površinske temperature ispitivanog predmeta, korisnik treba samo uključiti uređaj, usmjeriti ga prema ispitivanom objektu i pritisnuti tipku za pokretanje. Rezultat mjerenja bit će prikazan na zaslonu u obliku brojeva ili grafički u obliku raznobojne slike, pri čemu će spektralno područja niskih, srednjih i visokih temperatura biti označena različitim bojama.

Glavne tehničke karakteristike pirometara:

• optička razlučivost (dostupni su modeli rezolucije od 2: 1 do 600: 1);

• izmjereni raspon temperature (maksimalno - od -50 ° C do + 4000 ° C);

• razlučivost mjerenja - tipične vrijednosti su 0,1 ° C ili 1 ° C;

• točnost mjerenja (± 1,5% smatra se optimalnom);

• brzina (moderni pirometri ne zahtijevaju više od 1 sekunde);

• emisivnost - može biti prilagođena ili fiksna;

• metoda ciljanja - laserski označitelj ili optičko navođenje.

Najvažniji parametri pirometra su podešavanje stupnja crnine predmeta i optičke razlučivosti (indikator vida) uređaja. Optička razlučivost pirometra karakterizira omjer udaljenosti pirometra od površine tijela prema promjeru okrugle točke na površini tijela (područje točnog mjerenja temperature ograničeno je tim mjestom), čija se temperatura mjeri.

Dakle, ako su potrebna mjerenja temperature s male udaljenosti, koristi se pirometar s malom razlučivošću, na primjer, 4: 1, a ako se planiraju mjerenja s nekoliko metara, razlučivost bi trebala biti veća kako strani objekti ne bi padali u vidno polje uređaja. Često su pirometri opremljeni laserskim odrednikom ciljeva da točnije usmjere instrument na predmet koji se proučava.

Stupanj zatamnjenosti ili emitivnosti materijala karakterizira reflektivnost samog materijala, čija se temperatura daljinski mjeri pirometrom. Za infracrveni termometar, koji su pirometri danas popularni, ovaj je pokazatelj izuzetno važan. Njime se određuje omjer energije koju emitira ispitivana površina i energije koju potpuno crno tijelo emitira pri istoj temperaturi, a vrijednost ovog parametra leži u rasponu od 0 do 1. Dakle, oksidirani čelik ima crnilo 0,85, a polirani - 0,075.

Na mnogim mrežnim mjestima za trgovanje, a u trgovinama elektronike danas su široko zastupljeni prijenosni laserski orijentirani pirometri koji su savršeni za potrebe kućanstva, kao i posebni medicinski pirometri za zamjenu živih termometra. U industrijske svrhe koriste se precizniji i skuplji pirometri, koji između ostalog imaju pomoćna sredstva za prijenos informacija i mogućnost povezivanja s računalom i posebnim uređajima.

Vidi također: Senzori temperature - termistori