Wie sind berührungslose Thermometer angeordnet und funktionieren sie?

Berührungslose Thermometer oder Pyrometer sind heute bequeme Geräte zur Fernmessung verschiedener Objekte, Flüssigkeiten oder Feststoffe. Sie werden in der Energiewirtschaft häufig zur betrieblichen Kontrolle der Temperatur wichtiger Bereiche, in der Elektrizitätswirtschaft zur Gewährleistung des Brandschutzes, unter Laborbedingungen, in Unternehmen, im Bauwesen zur Berechnung von Wärmeverlusten, im Alltag, in Sicherheitssystemen und vielem mehr eingesetzt.

Das erste derartige Gerät wurde bereits 1731 vom niederländischen Physiker Peter van Mushenbrook erfunden, und die Messungen wurden visuell durchgeführt. Es war möglich, die Temperatur eines glühenden Körpers zu beurteilen. Moderne Pyrometertypen haben ihr Anwendungsgebiet jedoch erheblich erweitert, und es kann sogar eine Temperatur nahe Null gemessen werden Grad Celsius und darunter. Das Prinzip ist jedoch im Allgemeinen gleich geblieben - die Leistung der vom Objekt ausgehenden Wärmestrahlung wird gemessen und daraus eine Schlussfolgerung über seine Temperatur gezogen. Die Messungen werden im infraroten und sichtbaren Spektralbereich durchgeführt.

1967 führte die amerikanische Firma Wahl das erste tragbare Pyrometer ein, da in den 60er Jahren die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen gemacht wurden, die den Grundstein für die Entwicklung von Industriepyrometern mit ausreichend hohen Eigenschaften und kleinen Abmessungen legten. Das Prinzip, das auf der Konstruktion von Vergleichsparallelen unter Verwendung eines Infrarotempfängers basiert, der in der Lage ist, die Menge der vom Objekt emittierten Wärmeenergie zu bestimmen, hat den Bereich der Temperaturmessungen sowohl für flüssige als auch für feste Körper erheblich erweitert.

Gegenwärtig sind Pyrometer sehr beliebt und werden häufig für die berührungslose Messung in einem Abstand von der Temperatur von Objekten im Alltag, im Wohnungs- und Versorgungssektor, in Unternehmen verwendet, wo die Temperaturregelung verschiedener Prozesse in der Produktionsphase und während des Betriebs vieler Geräte erforderlich ist. Mit Pyrometern kann die Temperatur selbst eines heißen Körpers sicher gemessen werden, ohne dass ein physischer Kontakt erforderlich ist.

Pyrometer sind optisch, Strahlung und Farbe. Die ersten ermöglichen einen visuellen Vergleich der Farbe des erhitzten Körpers mit der Farbe des Referenzfadens und bestimmen so dessen Temperatur. Strahlung berechnet die Leistung der Wärmestrahlung neu und kann einen ziemlich weiten Temperaturbereich messen. Die Farbe vergleicht die Wärmestrahlung des Objekts in verschiedenen Spektren und berechnet dann seine Temperatur. Solche Pyrometer haben auch einen weiten Messbereich.

Alle Pyrometer können auch in niedrige und hohe Temperaturen unterteilt werden. Bei niedrigen Temperaturen können Sie sogar Temperaturen unter Null messen, und bei hohen Temperaturen liegt die obere Messgrenze hoch.

Je nach Art der Ausführung unterscheiden sich die Pyrometer in tragbaren und stationären. Letztere werden in großen Industrieunternehmen zur sehr präzisen und kontinuierlichen Steuerung des technologischen Prozesses eingesetzt, beispielsweise bei der Herstellung von geschmolzenen Kunststoffen und Metallen. Tragbare Pyrometer sind im Alltag beliebt und als tragbare Thermometer in verschiedenen Branchen präsentieren sie Informationen über die Temperatur auf dem Display in Text- oder Grafikform.

Die Vorrichtung und der Betrieb eines modernen Infrarotpyrometers können wie folgt beschrieben werden. Der vom Gerät empfangene Wärmestrahl wird vom optischen System fokussiert und fällt dann auf Temperatursensor (dies ist der primäre pyrometrische Wandler) wird am Ausgang des pyrometrischen Wandlers ein elektrisches Signal erhalten, dessen Wert proportional zum Temperaturwert des untersuchten Objekts ist. Das vom Sensor empfangene Signal passiert dann den elektronischen Wandler (dies ist ein sekundärer pyrometrischer Wandler) und tritt in das Mess- und Rechengerät ein und wird darin verarbeitet. Das Berechnungsergebnis wird in den gängigsten Modellen auf dem Display angezeigt - in Form von Zahlen.

Um den genauen Wert der Oberflächentemperatur des untersuchten Objekts zu erhalten, muss der Benutzer das Gerät nur einschalten, auf das untersuchte Objekt richten und die Starttaste drücken. Das Messergebnis wird in Form von Zahlen oder grafisch in Form eines mehrfarbigen Bildes auf dem Display angezeigt, wobei die Bereiche niedriger, mittlerer und hoher Temperatur spektral in verschiedenen Farben hervorgehoben werden.

Technische Hauptmerkmale von Pyrometern:

• optische Auflösung (Modelle mit einer Auflösung von 2: 1 bis 600: 1 sind verfügbar);

• gemessener Temperaturbereich (maximal - von -50 ° C bis + 4000 ° C);

• Messauflösung - typische Werte sind 0,1 ° C oder 1 ° C;

• Messgenauigkeit (± 1,5% wird als optimal angesehen);

• Geschwindigkeit (moderne Pyrometer benötigen nicht mehr als 1 Sekunde);

• Emissionsgrad - kann benutzerdefiniert oder fest sein;

• Zielmethode - Laserkennzeichnung oder optische Führung.

Die wichtigsten Parameter der Pyrometer sind die Einstellung des Schwärzungsgrades des Objekts und die optische Auflösung (Sichtanzeige) des Geräts. Die optische Auflösung des Pyrometers ist gekennzeichnet durch das Verhältnis des Abstands vom Pyrometer zur Oberfläche des Körpers zum Durchmesser eines runden Flecks auf der Oberfläche des Körpers (der Bereich der genauen Temperaturmessung wird durch diesen Punkt begrenzt), dessen Temperatur gemessen wird.

Wenn also Temperaturmessungen aus kurzer Entfernung erforderlich sind, wird ein Pyrometer mit einer kleinen Auflösung, z. B. 4: 1, verwendet. Wenn Messungen aus mehreren Metern geplant sind, sollte die Auflösung größer sein, damit keine Fremdkörper in das Sichtfeld des Geräts fallen. Oft sind Pyrometer mit einem Laserzielbezeichner ausgestattet, um das Instrument genauer auf das untersuchte Objekt zu richten.

Der Grad der Schwärze oder des Emissionsvermögens des Materials kennzeichnet das Reflexionsvermögen des Materials selbst, dessen Temperatur mit einem Pyrometer aus der Ferne gemessen wird. Für ein Infrarot-Thermometer, die heute die beliebtesten Pyrometer sind, ist dieser Indikator äußerst wichtig. Es bestimmt das Verhältnis der von der untersuchten Oberfläche emittierten Energie zur Energie, die von einem vollständig schwarzen Körper bei derselben Temperatur emittiert wird, und der Wert dieses Parameters liegt im Bereich von 0 bis 1. Somit hat oxidierter Stahl eine Schwärze von 0,85 und ist poliert - 0,075.

Auf vielen Online-Handelsseiten und in Elektronikgeschäften sind heute tragbare laserorientierte Pyrometer weit verbreitet, die sich perfekt für den Bedarf im Haushalt eignen, sowie spezielle medizinische Pyrometer als Ersatz für Quecksilberthermometer. Für industrielle Zwecke werden genauere und teurere Pyrometer verwendet, die unter anderem Hilfsmittel zum Übertragen von Informationen und die Möglichkeit zum Anschließen an einen Computer und spezielle Geräte aufweisen.

Siehe auch: Temperatursensoren - Thermistoren