Ako sú usporiadané a funkčné bezkontaktné teplomery?

Bezkontaktné teplomery alebo pyrometre sú dnes vhodnými zariadeniami na diaľkové meranie teploty rôznych predmetov, kvapalín alebo tuhých látok. Široko sa používajú v energetike na prevádzkové riadenie teploty dôležitých oblastí, v elektroenergetike na zabezpečenie požiarnej bezpečnosti, v laboratórnych podmienkach, v podnikoch, v stavebníctve na výpočet tepelných strát, v každodennom živote, v bezpečnostných systémoch a oveľa viac.

Prvé takéto zariadenie vymyslel už v roku 1731 holandský fyzik Peter van Mushenbrook a merania sa uskutočňovali vizuálne, bolo možné posúdiť teplotu červeného tela. Moderné typy pyrometrov však značne rozšírili svoju pôsobnosť a je možné zmerať aj teplotu blízku nule stupňov Celzia a nižšie. Princíp však zostal vo všeobecnosti rovnaký - meria sa energia tepelného žiarenia vychádzajúceho z objektu a z toho sa vyvodzuje záver o jeho teplote. Merania sa uskutočňujú v infračervenom a viditeľnom spektrálnom rozsahu.

V roku 1967 predstavila americká spoločnosť Wahl prvý prenosný pyrometer, pretože v 60. rokoch sa uskutočnili najdôležitejšie vedecké objavy, ktoré položili základy rozvoja rozvoja priemyselných pyrometrov s dostatočne vysokými charakteristikami s malými rozmermi. Princíp založený na konštrukcii porovnateľných paralel, pomocou infračerveného prijímača schopného určiť množstvo tepelnej energie emitovanej objektom, významne rozšíril rozsah merania teploty tekutých aj tuhých telies.

V súčasnosti sú pyrometre veľmi populárne a široko sa používajú na bezkontaktné meranie vzdialenosti objektov v každodennom živote, v sektore bývania a verejných služieb, v podnikoch, všade tam, kde sa vyžaduje kontrola rôznych procesov vo výrobných fázach a pri prevádzke mnohých zariadení. Pyrometre umožňujú bezpečne zmerať teplotu dokonca aj horúceho tela bez toho, aby ste ho museli fyzicky kontaktovať.

Pyrometre sú optické, žiariace a farebné. Prvá umožňuje vizuálne porovnanie farby vyhrievaného telesa s farbou referenčnej nite, a teda určuje jeho teplotu. Žiarenie prepočítava silu tepelného žiarenia a môže merať pomerne široký rozsah teplôt. Farba porovnáva tepelné žiarenie objektu v rôznych spektrách a potom vypočítava jeho teplotu, takéto pyrometre majú tiež široký rozsah meraní.

Všetky pyrometre možno tiež rozdeliť na nízku teplotu a vysokú teplotu. Nízka teplota dokonca umožňuje merať teploty pod nulou a vysoká teplota má vysokú hornú hranicu merania.

Podľa typu prevedenia sa pyrometre líšia prenosnými a stacionárnymi. Tieto sa používajú vo veľkých priemyselných podnikoch na veľmi presnú a nepretržitú kontrolu technologického procesu, napríklad pri výrobe roztavených plastov a kovov. Prenosné pyrometre sú populárne v každodennom živote a ako prenosné teplomery v rôznych priemyselných odvetviach jasne zobrazujú informácie o teplote na displeji v textovej alebo grafickej podobe.

Zariadenie a činnosť moderného infračerveného pyrometra možno opísať nasledovne. Tepelný lúč prijatý zariadením je zaostrený optickým systémom a potom padá snímač teploty (jedná sa o primárny pyrometrický menič), na výstupe pyrometrického meniča sa získa elektrický signál, ktorého hodnota je úmerná hodnote teploty skúmaného objektu. Signál prijatý zo senzora potom prechádza elektronickým meničom (jedná sa o sekundárny pyrometrický menič) a vstupuje do meracieho a výpočtového zariadenia a je v ňom spracovávaný. Výsledok výpočtu sa zobrazí na displeji, v najpopulárnejších modeloch - vo forme čísel.

Preto, aby užívateľ získal presnú hodnotu povrchovej teploty študovaného objektu, musí iba zapnúť zariadenie, nasmerovať ho na študovaný objekt a stlačiť tlačidlo Štart. Výsledok merania sa zobrazí na displeji vo forme čísel alebo graficky vo forme viacfarebného obrázka, pričom spektrálne sa oblasti nízkej, strednej a vysokej teploty zvýraznia rôznymi farbami.

Hlavné technické parametre pyrometrov:

• optické rozlíšenie (dostupné sú modely s rozlíšením 2: 1 až 600: 1);

• nameraný teplotný rozsah (maximum - od -50 ° C do + 4000 ° C);

• rozlíšenie merania - typické hodnoty sú 0,1 ° C alebo 1 ° C;

• presnosť merania (± 1,5% sa považuje za optimálnu);

• rýchlosť (moderné pyrometre nevyžadujú viac ako 1 sekundu);

• emisivita - môže byť prispôsobená alebo pevná;

• metóda zamerania - laserové označenie alebo optické vedenie.

Najdôležitejšie parametre pyrometrov sú nastavenie stupňa čiernosti objektu a optické rozlíšenie (indikátor zraku) zariadenia. Optické rozlíšenie pyrometra je charakterizované pomerom vzdialenosti od pyrometra k povrchu telesa k priemeru okrúhlych škvŕn na povrchu telesa (oblasť presného merania teploty je týmto bodom obmedzená), ktorej teplota sa meria.

Takže, ak sa vyžadujú merania teploty z krátkej vzdialenosti, používa sa pyrometer s malým rozlíšením, napríklad 4: 1, a ak sa merania plánujú z niekoľkých metrov, rozlíšenie by malo byť väčšie, aby cudzie predmety nespadli do zorného poľa zariadenia. Často sú pyrometre vybavené laserovým značkovačom cieľa, ktorý umožňuje presnejšie zamerať prístroj na študovaný objekt.

Stupeň tmavosti alebo emisivity materiálu charakterizuje odrazivosť samotného materiálu, ktorého teplota sa meria na diaľku pyrometrom. Pre infračervený teplomer, ktoré sú dnes populárne pyrometre, je tento ukazovateľ mimoriadne dôležitý. Určuje pomer energie emitovanej skúmaným povrchom k energii emitovanej úplne čiernym telesom pri rovnakej teplote a hodnota tohto parametra leží v rozsahu od 0 do 1. Oxidovaná oceľ má teda čiernu farbu 0,85 a leštenú - 0,075.

Na mnohých internetových obchodoch av obchodoch s elektronikou sú dnes široko zastúpené prenosné laserom orientované pyrometre, ktoré sú ideálne pre domáce potreby, ako aj špeciálne lekárske pyrometre, ktoré nahrádzajú ortuťové teplomery. Na priemyselné účely sa používajú presnejšie a nákladnejšie pyrometre, ktoré majú okrem iného pomocné prostriedky na prenos informácií a schopnosť pripojenia k počítaču a špeciálne zariadenia.

Pozri tiež: Snímače teploty - termistory