Как измерить температуру бесконтактным способом

Как измерить температуру объекта, не прикасаясь к нему? Какой датчик следует использовать? Насколько точно измерение? Узнайте все это и многое другое из этого краткого введения в инфракрасную термометрию.

Вам больше не нужно прикасаться к предмету щупом, чтобы измерить его температуру. Бесконтактные инфракрасные датчики температуры (также известные как пирометры) способны измерять температуру поверхности с гораздо меньшим временем отклика, чем термопары, и с такой же или большей точностью.

Когда следует использовать инфракрасный датчик температуры?

Иногда вместо контактной термопары предпочтительнее использовать бесконтактный датчик. Ситуации могут быть следующими:

Цель движется. Катящиеся или трущиеся термопары изнашиваются, а инфракрасные пирометры - нет.
Вам нужно быстрое время отклика. Контактным датчикам требуется время, чтобы нагреться, но инфракрасные датчики температуры дают показания в течение доли секунды.
Цель находится под высоким напряжением. Бесконтактные датчики можно размещать на безопасном расстоянии от проводников, чтобы избежать возникновения электрической дуги.
Цель вибрирует. Пирометр можно установить в другом месте, где нет вибрации.
Цель нельзя трогать по санитарным соображениям. Нет необходимости чистить инфракрасный датчик температуры после каждого измерения, что делает его идеальным устройством для пищевой и фармацевтической промышленности.

Как они работают?

Каждый объект на Земле постоянно излучает энергию в виде электромагнитного излучения: мебель и стены в комнате вокруг вас, пища, которую вы едите, даже ваше собственное тело. При температурах, которые мы наблюдаем в повседневных работах на промышленности, эта энергия находится в инфракрасной (ИК) части электромагнитного спектра.

Чем горячее объект, тем больше излучения. Инфракрасные датчики температуры работают, измеряя интенсивность этой энергии и преобразовывая ее в показание температуры.

Время отклика инфракрасного датчика температуры составляет доли секунды по сравнению со многими секундами или даже минутами для контактного датчика.

Как выбрать подходящий датчик?

Выбор датчика будет зависеть от измеряемого материала, условий окружающей среды, в которых используется датчик, и того, как вы хотите использовать измеренную температуру. На что следует обратить внимание при выборе подходящего датчика:

Целевой материал и его состояние

Примеры материалов с высокой излучательной способностью. Подобные материалы легко измерить с помощью ИК-пирометров общего назначения.

Помимо испускания инфракрасного излучения, большинство материалов в некоторой степени обладают отражательной способностью. Блестящая металлическая поверхность будет отражать больше ИК-излучения, чем матовая окрашенная поверхность. Датчик должен знать, какая часть энергии, которую он «видит», излучается объектом в результате его собственной температуры. Это делается с помощью настройки коэффициента излучения датчика.

Отражающие металлические поверхности сложнее измерить с помощью инфракрасных датчиков температуры. Если поверхность не может быть окрашена или покрыта антибликовым покрытием, следует использовать коротковолновый датчик.

Коэффициент излучения противоположен коэффициенту отражения: неотражающая поверхность будет иметь высокий коэффициент излучения. Дерево, бумага, толстый пластик, продукты питания, вода, асфальт, резина и окрашенные поверхности имеют высокий коэффициент излучения. Эти материалы можно легко измерить с помощью простых датчиков общего назначения с фиксированной настройкой коэффициента излучения (таких как PyroCouple), в то время как для отражающих материалов требуется датчик с регулируемой настройкой коэффициента излучения, а иногда и с короткой длиной волны для получения точных результатов.

Для отражающих металлов самый простой способ добиться хороших измерений — это сделать поверхность неотражающей, покрасив ее или покрыв ее другим материалом, если это возможно. Но если нет, вы все равно можете добиться хороших показаний, если выберете правильный датчик. Свяжитесь с нами для консультации.

Размер области измерения

Пирометр измеряет среднюю температуру области поверхности цели, и размер этой области зависит от двух вещей: оптики датчика и расстояния между датчиком и целью. Выберите оптику и расстояние измерения так, чтобы пятно измерения было меньше цели.

Температура окружающей среды

Проверьте температуру воздуха в месте установки датчика и убедитесь, что она находится в пределах рабочей температуры датчика. Большинство датчиков общего назначения можно использовать при температуре до 70°C (в зависимости от модели), однако для более высоких температур окружающей среды до 200°C доступны модели с охлаждением, поддержкой высокой температуры окружающей среды или оптоволоконные модели.

Препятствия

Пар, дым, пыль, пламя и другие препятствия в поле зрения датчика могут повлиять на точность показаний температуры. Их следует избегать, насколько это возможно. Если воздух выглядит чистым, то вы легко сможете получить хорошие результаты.

Тип выхода

Что бы вы хотели сделать с измеренной температурой? Датчики доступны с модулями (оснащенные дисплеями), аналоговыми или цифровыми выходами, аварийными сигналами и регистрацией данных.

Насколько они точны?

Указанная точность для большинства инфракрасных датчиков температуры Calex находится в пределах +/- 1°C или 1%.

В промышленности воспроизводимость обычно важнее точности для обеспечения стабильного качества производимого продукта, и для большинства наших датчиков она составляет +/- 0,5°C или 0,5%.

Хотя некоторые контактные датчики могут претендовать на более высокую точность, часто, используя их, труднее добиться хороших показаний из-за плохого теплового контакта и потерь тепла в воздух, и в результате точность системы часто намного хуже. Поскольку инфракрасные датчики температуры обнаруживают инфракрасную энергию, излучаемую непосредственно поверхностью, ни один из этих факторов не влияет на измерение.

Бесконтактные датчики температуры имеют много преимуществ перед контактными датчиками и позволяют измерять температуру там, где раньше это было невозможно.