Standardi načela merjenja in primeri uporabe infrardečih termometrov
Uporaba infrardečega termometra za brezkontaktno merjenje temperature ima številne prednosti, od majhnih ali težko dostopnih predmetov do jedkih kemikalij in občutljivih površinskih materialov. Ta članek bo razpravljal o tej prednosti in pojasnil obseg uporabe za določanje pravilne izbire infrardečega termometra. Zaradi gibanja atomov in molekul vsak predmet oddaja elektromagnetne valove, najpomembnejša valovna dolžina ali spektralno območje za brezkontaktno merjenje temperature pa je med 0.2 in 2.0 μ M. naravne žarke v tem območju imenujemo toplotno sevanje ali infrardeče sevanje.
Testni instrument za merjenje temperature z infrardečim sevanjem merjenega predmeta se imenuje sevalni termometer, radiacijski termometer ali infrardeči termometer v skladu z nemškim industrijskim standardom DIN16160. Ta imena veljajo tudi za instrumente, ki merijo temperaturo z uporabo vidnih barvnih žarkov, ki jih oddaja merjeni objekt, kot tudi za instrumente, ki izpeljejo temperaturo iz relativne spektralne gostote sevanja.
Prednosti merjenja temperature z infrardečimi termometri
Brezkontaktno merjenje temperature s sprejemanjem infrardečega sevanja merjenega predmeta ima veliko prednosti. Na ta način je mogoče brez težav izvajati meritve temperature za predmete, ki jih je težko doseči ali premikati, kot so materiali s slabim prenosom toplote ali zelo majhno toplotno kapaciteto. Kratek odzivni čas infrardečega termometra lahko hitro doseže učinkovito prilagoditev vezja. Termometer nima sestavnih delov, ki bi se lahko obrabili, zato ni stalnih stroškov kot pri uporabi termometra. Zlasti pri zelo majhnih merjenih objektih, kot je na primer uporaba kontaktnih meritev, bo toplotna prevodnost predmeta povzročila znatne merilne napake. Nobenega dvoma ni, da se termometri lahko uporabljajo tukaj, kot tudi za korozivne kemikalije ali občutljive površine, kot so na barvi, papirju in plastičnih tirih. Z merjenjem daljinskega upravljalnika se je mogoče izogniti nevarnim območjem, zaradi česar operaterji niso nevarni.
Načelo in konstrukcija infrardečega termometra
Usmerite infrardeči tok, prejet od merjenega predmeta, na detektor skozi lečo in filter. Detektor ustvari tokovni ali napetostni signal, ki je sorazmeren s temperaturo, tako da integrira gostoto sevanja merjenega predmeta. V priključenih električnih komponentah se temperaturni signal linearizira, območje emisij se popravi in pretvori v standardni izhodni signal.
Načeloma obstajata dve vrsti temperaturnih detektorjev: prenosni temperaturni detektorji in fiksni temperaturni detektorji. Zato bodo pri izbiri primernega infrardečega detektorja temperature za različne merilne točke glavne značilnosti:
1. Kolimator
Kolimator ima to funkcijo in lahko vidite merilni blok ali točko, na katero se nanaša termometer. Velike površine merjenega objekta so lahko pogosto brez kolimatorja. Pri merjenju majhnih predmetov in oddaljenih razdalj je priporočljiva uporaba mernika v obliki prozornega ogledala s skalo na armaturni plošči ali laserskega kazalca.
2. Objektiv
Leča določa izmerjeno točko termometra. Za velike predmete na splošno zadostuje termometer s fiksno goriščno razdaljo. Ko pa je merilna razdalja daleč od goriščne točke, bo slika roba merilne točke nejasna. Iz tega razloga je bolje uporabiti zoom objektiv. Znotraj danega obsega povečave lahko termometer prilagodi razdaljo merjenja. Novi termometer ima zamenljivo lečo z zoomom, lečo za bližino in daljavo pa je mogoče zamenjati brez kalibracije in ponovnega pregleda.
3. Senzorji, torej spektralni sprejemniki
Pri izbiri spektralne občutljivosti je treba upoštevati tudi absorpcijska spektralna pasova vodika in ogljikovega dioksida. Znotraj določenega območja valovnih dolžin, znanega kot "atmosfersko okno", H2 in CO2 skoraj prodreta skozi infrardečo svetlobo. Zato mora biti občutljivost termometra na spremembe svetlobe znotraj tega območja, da se izključi vpliv sprememb atmosferske koncentracije. Pri merjenju tankih filmov ali stekla je treba upoštevati tudi materiale, ki jih znotraj določenega območja valovnih dolžin ni zlahka prodreti. Da bi se izognili napakam pri meritvah, ki jih povzroča svetloba ozadja, se uporabljajo ustrezni senzorji, ki sprejemajo le površinsko temperaturo. Kovine imajo to fizikalno lastnost in emisijska sposobnost se povečuje z zmanjšanjem valovne dolžine. Na podlagi izkušenj se pri merjenju temperature kovin na splošno izbere krajša merilna valovna dolžina.
