Jak jsou uspořádány a funkční bezkontaktní teploměry?

Bezkontaktní teploměry nebo pyrometry jsou dnes výhodnými zařízeními pro dálkové měření teploty různých předmětů, kapalin nebo pevných látek. Oni jsou široce používány v energetice pro provozní řízení teploty důležitých oblastí, v elektroenergetice pro zajištění požární bezpečnosti, v laboratorních podmínkách, v podnicích, ve stavebnictví pro výpočet tepelných ztrát, v každodenním životě, v bezpečnostních systémech a mnoho dalšího.

První takové zařízení bylo vynalezeno v roce 1731 nizozemským fyzikem Peterem van Mushenbruckem a měření byla prováděna vizuálně, bylo možné posoudit teplotu podle barvy žhnoucího těla. Moderní typy pyrometrů však značně rozšířily své pole působnosti a lze měřit i teplotu blízkou nule stupňů Celsia a níže. Princip však zůstal obecně stejný - změří se síla tepelného záření vycházejícího z objektu a z toho se vyvodí závěr o jeho teplotě. Měření se provádí v infračerveném a viditelném spektrálním rozsahu.

V roce 1967 představila americká společnost Wahl první přenosný pyrometr, protože v 60. letech byly provedeny nejdůležitější vědecké objevy, které položily základ pro rozvoj vývoje průmyslových pyrometrů s dostatečně vysokými charakteristikami s malými rozměry. Princip založený na konstrukci srovnávacích paralel, využívající infračervený přijímač schopný určit množství tepelné energie emitované objektem, významně rozšířil rozsah měření teploty pro kapalná i pevná tělesa.

V současné době jsou pyrometry velmi populární a široce se používají pro bezkontaktní měření ve vzdálenosti teploty předmětů v každodenním životě, v sektoru bydlení a veřejných služeb, v podnicích, kde je vyžadována regulace teploty různých procesů ve výrobních fázích a při provozu mnoha zařízení. Pyrometry umožňují bezpečně měřit teplotu i horkého těla bez nutnosti fyzického kontaktu s ním.

Pyrometry jsou optické, záření a barvy. První z nich umožňují vizuální srovnání barvy vyhřívaného tělesa s barvou referenčního vlákna, a tak určují jeho teplotu. Záření přepočítává sílu tepelného záření a může měřit poměrně široký rozsah teplot. Barva porovnává tepelné záření objektu v různých spektrech a poté vypočítává jeho teplotu, takže tyto pyrometry mají také široký rozsah měření.

Všechny pyrometry lze také rozdělit na nízkou teplotu a vysokou teplotu. Nízká teplota dokonce umožňuje měřit teploty pod nulou a vysoká teplota má vysokou horní mez měření.

Podle typu provedení se pyrometry liší v přenosných a stacionárních. Ty se používají ve velkých průmyslových podnicích pro velmi přesné a nepřetržité řízení technologického procesu, například při výrobě roztavených plastů a kovů. Přenosné pyrometry jsou oblíbené v každodenním životě a jako přenosné teploměry v různých průmyslových odvětvích jasně zobrazují informace o teplotě na displeji v textové nebo grafické podobě.

Zařízení a provoz moderního infračerveného pyrometru lze popsat následovně. Tepelný paprsek přijímaný zařízením je zaostřen optickým systémem a poté padá teplotní čidlo (toto je primární pyrometrický převodník), elektrický signál je získán na výstupu pyrometrického převodníku, jehož hodnota je úměrná hodnotě teploty studovaného objektu. Signál přijatý ze senzoru poté prochází elektronickým převodníkem (jedná se o sekundární pyrometrický převodník) a vstupuje do měřícího a výpočetního zařízení a je v něm zpracováván. Výsledek výpočtu se zobrazí na displeji u nejpopulárnějších modelů - ve formě čísel.

Abychom získali přesnou hodnotu povrchové teploty studovaného objektu, musí uživatel pouze zapnout zařízení, namířit jej na studovaný objekt a stisknout tlačítko start. Výsledek měření se zobrazí na displeji ve formě čísel nebo graficky ve formě vícebarevného obrazu, kde spektrálně budou oblasti nízké, střední a vysoké teploty zvýrazněny různými barvami.

Hlavní technické vlastnosti pyrometrů:

• optické rozlišení (k dispozici jsou modely s rozlišením 2: 1 až 600: 1);

• měřený teplotní rozsah (maximum - od -50 ° C do + 4000 ° C);

• rozlišení měření - typické hodnoty jsou 0,1 ° C nebo 1 ° C;

• přesnost měření (± 1,5% se považuje za optimální);

• rychlost (moderní pyrometry nevyžadují více než 1 sekundu);

• emisivita - může být zakázková nebo pevná;

• metoda cílení - laserové označení nebo optické vedení.

Nejdůležitější parametry pyrometrů jsou nastavení stupně černosti objektu a optické rozlišení (indikátor vidění) zařízení. Optické rozlišení pyrometru je charakterizováno poměrem vzdálenosti mezi pyrometrem a povrchem těla k průměru kruhového bodu na povrchu těla (oblast přesného měření teploty je tímto bodem omezena), jehož teplota se měří.

Pokud jsou tedy požadována měření teploty z krátké vzdálenosti, použije se pyrometr s malým rozlišením, například 4: 1, a pokud jsou měření plánována z několika metrů, mělo by být rozlišení větší, aby cizí předměty nespadaly do zorného pole zařízení. Často jsou pyrometry vybaveny laserovým ukazovátkem k přesnějšímu nasměrování přístroje na sledovaný objekt.

Stupeň temnoty nebo emisivity materiálu charakterizuje odrazivost materiálu samotného, ​​jehož teplota je vzdáleně měřena pyrometrem. U infračerveného teploměru, který je dnes populárním pyrometrem, je tento indikátor nesmírně důležitý. Určuje poměr energie emitované zkoumaným povrchem k energii emitované zcela černým tělesem při stejné teplotě a hodnota tohoto parametru leží v rozsahu od 0 do 1. Oxidovaná ocel má tedy černost 0,85 a leštěnou - 0,075.

Na mnoha internetových obchodech a v obchodech s elektronikou jsou dnes dnes široce zastoupeny přenosné laserově zaměřené pyrometry, které jsou ideální pro domácí potřeby, jakož i speciální lékařské pyrometry, které nahrazují rtuťové teploměry. Pro průmyslové účely se používají přesnější a dražší pyrometry, které mají mimo jiné pomocné prostředky pro přenos informací a schopnost připojení k počítači a speciální zařízení.

Viz také: Snímače teploty - termistory