Normy princípu merania a príklady použitia infračervených teplomerov
Používanie infračerveného teplomera na bezkontaktné meranie teploty má mnoho výhod, od malých alebo ťažko dostupných predmetov až po korozívne chemikálie a citlivé povrchové materiály. Tento článok bude diskutovať o tejto výhode a vysvetlí rozsah použitia pri určovaní správneho výberu infračerveného teplomera. V dôsledku pohybu atómov a molekúl každý objekt vyžaruje elektromagnetické vlny a najdôležitejšia vlnová dĺžka alebo spektrálny rozsah pre bezkontaktné meranie teploty je medzi 0,2 a 2.0 μ M. prírodné lúče v tomto rozsahu sa označujú ako tepelné žiarenie alebo infračervené žiarenie.
Skúšobný prístroj na meranie teploty infračerveným žiarením meraného objektu sa nazýva radiačný teplomer, radiačný teplomer alebo infračervený teplomer podľa nemeckej priemyselnej normy DIN16160. Tieto názvy platia aj pre prístroje, ktoré merajú teplotu pomocou viditeľných farebných lúčov vyžarovaných meraným objektom, ako aj prístroje, ktoré odvodzujú teplotu z relatívnej spektrálnej hustoty žiarenia.
Výhody merania teploty pomocou infračervených teplomerov
Bezdotykové meranie teploty prijímaním infračerveného žiarenia z meraného objektu má mnoho výhod. Týmto spôsobom je možné bez problémov vykonávať merania teploty pre objekty, ktoré sú ťažko dosiahnuteľné alebo sa pohybujú, ako sú materiály so slabým prenosom tepla alebo veľmi malou tepelnou kapacitou. Krátka doba odozvy infračerveného teplomera môže rýchlo dosiahnuť efektívne nastavenie okruhu. Teplomer nemá komponenty, ktoré by sa mohli opotrebovať, takže neexistujú žiadne trvalé náklady ako pri použití teplomera. Najmä pri veľmi malých meraných objektoch, ako napríklad pri kontaktnom meraní, bude mať tepelná vodivosť objektu za následok značné chyby merania. Niet pochýb o tom, že teplomery sa tu dajú použiť, rovnako ako aj pre korozívne chemikálie alebo citlivé povrchy, ako sú lakované, papierové a plastové dráhy. Vďaka diaľkovému ovládaniu merania je možné držať sa ďalej od nebezpečných oblastí, takže operátori nie sú nebezpeční.
Princíp a konštrukcia infračerveného teplomera
Zaostrite infračervené žiarenie prijaté z meraného objektu na detektor cez šošovku a filter. Detektor generuje prúdový alebo napäťový signál úmerný teplote integráciou hustoty žiarenia meraného objektu. V pripojených elektrických komponentoch je teplotný signál linearizovaný, oblasť emisivity je korigovaná a konvertovaná na štandardný výstupný signál.
V princípe existujú dva typy teplotných detektorov: prenosné teplotné detektory a fixné teplotné detektory. Preto pri výbere vhodného infračerveného snímača teploty pre rôzne meracie body budú hlavné tieto charakteristiky:
1. Kolimátor
Kolimátor má túto funkciu a je možné vidieť merací blok alebo bod, na ktorý odkazuje teplomer. Veľké plochy meraného objektu môžu byť často bez kolimátora. Pri meraní malých predmetov a vzdialených vzdialeností sa odporúča použiť zameriavač v podobe priehľadného zrkadla so stupnicou na palubnej doske alebo laserovým ukazovacím bodom.
2. Objektív
Šošovka určuje meraný bod teplomera. Pre veľké predmety spravidla postačuje teplomer s pevnou ohniskovou vzdialenosťou. Ale keď je vzdialenosť merania ďaleko od ohniska, obraz okraja bodu merania bude nejasný. Z tohto dôvodu je lepšie použiť objektív so zoomom. V rámci daného rozsahu priblíženia môže teplomer upraviť vzdialenosť merania. Nový teplomer má vymeniteľnú šošovku so zoomom a šošovky na blízko a na diaľku je možné vymeniť bez kalibrácie a opakovanej kontroly.
3. Senzory, teda spektrálne prijímače
Pri výbere spektrálnej citlivosti je potrebné vziať do úvahy aj absorpčné spektrálne pásy vodíka a oxidu uhličitého. V určitom rozsahu vlnových dĺžok, známom ako "atmosférické okno", H2 a CO2 takmer prenikajú infračerveným svetlom. Preto musí byť citlivosť teplomera na zmeny svetla v tomto rozsahu, aby sa vylúčil vplyv zmien atmosférickej koncentrácie. Pri meraní tenkých vrstiev alebo skla je potrebné vziať do úvahy aj materiály, ktoré nie sú ľahko preniknuteľné v určitom rozsahu vlnových dĺžok. Aby sa predišlo chybám merania spôsobeným svetlom pozadia, používajú sa vhodné snímače, ktoré prijímajú iba povrchovú teplotu. Kovy majú túto fyzikálnu charakteristiku a emisivita sa zvyšuje so znižovaním vlnovej dĺžky. Na základe skúseností sa pri meraní teploty kovov vo všeobecnosti volí kratšia vlnová dĺžka merania.
