Comment les thermomètres sans contact sont-ils disposés et fonctionnent-ils?

Les thermomètres ou pyromètres sans contact sont aujourd'hui des appareils pratiques pour la mesure à distance de la température de divers objets, liquides ou solides. Ils sont largement utilisés dans l'industrie de l'énergie pour le contrôle opérationnel de la température de zones importantes, dans l'industrie de l'énergie électrique pour assurer la sécurité incendie, dans les conditions de laboratoire, dans les entreprises, dans la construction pour calculer les pertes de chaleur, dans la vie quotidienne, dans les systèmes de sécurité, et bien plus encore.

Le premier appareil de ce type a été inventé en 1731 par le physicien néerlandais Peter van Mushenbruck, et des mesures ont été effectuées visuellement, il a été possible de juger de la température par la couleur d'un corps chauffé au rouge. Mais les types modernes de pyromètres ont considérablement élargi leur champ d'application, et même une température proche de zéro peut être mesurée degrés centigrades et ci-dessous. Cependant, le principe est resté généralement le même - la puissance du rayonnement thermique émanant de l'objet est mesurée, et une conclusion sur sa température en est tirée. Les mesures sont effectuées dans le domaine spectral infrarouge et visible.

En 1967, la société américaine Wahl a présenté le premier pyromètre portable, car c'est dans les années 60 que les découvertes scientifiques les plus importantes ont été faites, ce qui a jeté les bases du développement du développement de pyromètres industriels avec des caractéristiques suffisamment élevées et de petites dimensions. Le principe basé sur la construction de parallèles comparatifs, utilisant un récepteur infrarouge capable de déterminer la quantité d'énergie thermique émise par l'objet, a considérablement élargi la gamme de mesures de température pour les corps liquides et solides.

À l'heure actuelle, les pyromètres sont très populaires et sont largement utilisés pour la mesure sans contact à une distance de la température des objets dans la vie quotidienne, dans le secteur du logement et des services publics, dans les entreprises, partout où le contrôle de la température de divers processus est requis aux étapes de la production et pendant le fonctionnement de nombreux appareils. Les pyromètres permettent de mesurer en toute sécurité la température même d'un corps chaud, sans avoir besoin de le contacter physiquement.

Les pyromètres sont optiques, de rayonnement et de couleur. Les premiers permettent une comparaison visuelle de la couleur du corps chauffé avec la couleur du fil de référence, et déterminent ainsi sa température. Le rayonnement recalcule la puissance du rayonnement thermique et peut mesurer une assez large gamme de températures. La couleur compare le rayonnement thermique de l'objet dans divers spectres, puis calcule sa température, ces pyromètres ont également une large gamme de mesures.

Tous les pyromètres peuvent également être divisés en basse température et haute température. Les basses températures vous permettent même de mesurer des températures inférieures à zéro, et les hautes températures ont une limite supérieure de mesure élevée.

Selon le type d'exécution, les pyromètres diffèrent en portables et fixes. Ces derniers sont utilisés dans les grandes entreprises industrielles pour un contrôle très précis et continu du processus technologique, par exemple dans la production de plastiques et métaux fondus. Les pyromètres portables sont populaires dans la vie quotidienne et en tant que thermomètres portables dans diverses industries, ils présentent clairement des informations sur la température sur l'écran sous forme de texte ou de graphique.

Le dispositif et le fonctionnement d'un pyromètre infrarouge moderne peuvent être décrits comme suit. Le rayon de chaleur reçu par l'appareil est focalisé par le système optique, puis tombe sur capteur de température (il s'agit du transducteur pyrométrique primaire), un signal électrique est obtenu à la sortie du transducteur pyrométrique, dont la valeur est proportionnelle à la valeur de température de l'objet étudié. Le signal reçu du capteur passe ensuite à travers le transducteur électronique (il s'agit d'un transducteur pyrométrique secondaire), entre dans le dispositif de mesure et de calcul et y est traité. Le résultat du calcul est affiché à l'écran, dans les modèles les plus populaires - sous forme de nombres.

Ainsi, pour obtenir la valeur exacte de la température de surface de l'objet étudié, l'utilisateur n'a qu'à allumer l'appareil, le pointer vers l'objet étudié et appuyer sur le bouton de démarrage. Le résultat de la mesure sera affiché sur l'écran sous forme de nombres ou graphiquement sous la forme d'une image multicolore, où spectralement les régions de basses, moyennes et hautes températures seront mises en évidence dans différentes couleurs.

Caractéristiques techniques principales des pyromètres:

• résolution optique (des modèles avec une résolution de 2: 1 à 600: 1 sont disponibles);

• plage de température mesurée (maximum - de -50 ° C à + 4000 ° C);

• résolution de mesure - les valeurs typiques sont 0,1 ° C ou 1 ° C;

• précision de la mesure (± 1,5% est considéré comme optimal);

• vitesse (les pyromètres modernes ne nécessitent pas plus d'une seconde);

• émissivité - peut être personnalisé ou fixe;

• méthode de ciblage - désignateur laser ou guidage optique.

Les paramètres les plus importants des pyromètres sont le réglage du degré de noirceur de l'objet et la résolution optique (indicateur de vue) de l'appareil. La résolution optique du pyromètre est caractérisée par le rapport entre la distance du pyromètre à la surface du corps et le diamètre d'un point rond à la surface du corps (la zone de mesure précise de la température est limitée par ce point), dont la température est mesurée.

Ainsi, si des mesures de température sont nécessaires à courte distance, un pyromètre avec une petite résolution, par exemple 4: 1, est utilisé, et si des mesures sont planifiées à plusieurs mètres, la résolution doit être plus grande afin que des objets étrangers ne tombent pas dans le champ de vision de l'appareil. Souvent, les pyromètres sont équipés d'un désignateur de cible laser pour pointer plus précisément l'instrument vers l'objet à l'étude.

Le degré de noirceur ou d'émissivité du matériau caractérise la réflectivité du matériau lui-même, dont la température est mesurée à distance par un pyromètre. Pour un thermomètre infrarouge, qui sont les pyromètres populaires aujourd'hui, cet indicateur est extrêmement important. Il détermine le rapport entre l'énergie émise par la surface étudiée et l'énergie émise par un corps complètement noir à la même température, et la valeur de ce paramètre se situe dans la plage de 0 à 1. Ainsi, l'acier oxydé a une noirceur de 0,85 et poli - 0,075.

Sur de nombreux sites de commerce en ligne et dans les magasins d'électronique, les pyromètres portables à laser sont largement représentés aujourd'hui, qui sont parfaits pour les besoins des ménages, ainsi que les pyromètres médicaux spéciaux pour remplacer les thermomètres à mercure. À des fins industrielles, des pyromètres plus précis et plus chers sont utilisés, qui ont, entre autres, des moyens auxiliaires de transmission d'informations et la possibilité de se connecter à un ordinateur et à des appareils spéciaux.

Voir aussi: Capteurs de température - thermistances