Come sono disposti e funzionanti i termometri senza contatto?

I termometri o i pirometri senza contatto sono oggi convenienti dispositivi per la misurazione remota della temperatura di vari oggetti, liquidi o solidi. Sono ampiamente utilizzati nel settore energetico per il controllo operativo della temperatura di aree importanti, nel settore dell'energia elettrica per garantire la sicurezza antincendio, in condizioni di laboratorio, nelle imprese, nelle costruzioni per il calcolo delle perdite di calore, nella vita di tutti i giorni, nei sistemi di sicurezza e molto altro.

Il primo dispositivo del genere fu inventato nel 1731 dal fisico olandese Peter van Mushenbrook, e le misurazioni furono fatte visivamente, era possibile giudicare la temperatura di un corpo rovente. Ma i moderni tipi di pirometri hanno ampliato notevolmente il loro campo di applicazione e si può misurare anche una temperatura vicina allo zero gradi centigradi e sotto. Tuttavia, il principio è rimasto generalmente lo stesso: viene misurata la potenza della radiazione termica che emana dall'oggetto e da ciò si trae una conclusione sulla sua temperatura. Le misurazioni vengono eseguite nella gamma spettrale infrarossa e visibile.

Nel 1967, la società americana Wahl introdusse il primo pirometro portatile, poiché fu negli anni '60 che furono fatte le scoperte scientifiche più importanti, che gettarono le basi per lo sviluppo dello sviluppo di pirometri industriali con caratteristiche sufficientemente elevate con dimensioni ridotte. Il principio basato sulla costruzione di parallelismi comparativi, utilizzando un ricevitore a infrarossi in grado di determinare la quantità di energia termica emessa dall'oggetto, ha ampliato in modo significativo la gamma di misure di temperatura sia per corpi liquidi che solidi.

Al momento, i pirometri sono molto popolari e sono ampiamente utilizzati per la misurazione senza contatto a distanza della temperatura degli oggetti nella vita di tutti i giorni, nel settore dell'edilizia abitativa e dei servizi pubblici, nelle imprese, dove è richiesto il controllo della temperatura di vari processi nelle fasi di produzione e durante il funzionamento di molti dispositivi. I pirometri consentono di misurare in sicurezza la temperatura anche di un corpo caldo, senza la necessità di contattarlo fisicamente.

I pirometri sono ottici, di radiazione e di colore. I primi consentono un confronto visivo del colore del corpo riscaldato con il colore del filo di riferimento e quindi determinano la sua temperatura. La radiazione ricalcola la potenza della radiazione termica e può misurare un intervallo abbastanza ampio di temperature. Il colore confronta la radiazione termica dell'oggetto in vari spettri e quindi calcola la sua temperatura, tali pirometri hanno anche una vasta gamma di misurazioni.

Tutti i pirometri possono anche essere suddivisi in bassa temperatura e alta temperatura. Le basse temperature consentono persino di misurare temperature inferiori allo zero e le alte temperature hanno un limite superiore di misurazione elevato.

A seconda del tipo di esecuzione, i pirometri differiscono in portatili e fissi. Questi ultimi vengono utilizzati nelle grandi imprese industriali per un controllo molto preciso e continuo del processo tecnologico, ad esempio nella produzione di materie plastiche e metalli fusi. I pirometri portatili sono popolari nella vita di tutti i giorni e come termometri portatili in vari settori, presentano chiaramente informazioni sulla temperatura sul display in formato testo o grafico.

Il dispositivo e il funzionamento di un moderno pirometro a infrarossi possono essere descritti come segue. Il raggio di calore ricevuto dal dispositivo viene focalizzato dal sistema ottico, quindi cade sensore di temperatura (questo è il trasduttore pirometrico primario), si ottiene un segnale elettrico all'uscita del trasduttore pirometrico, il cui valore è proporzionale al valore di temperatura dell'oggetto in studio. Il segnale ricevuto dal sensore passa quindi attraverso il trasduttore elettronico (questo è un trasduttore pirometrico secondario), entra nel dispositivo di misurazione e calcolo e viene elaborato al suo interno. Il risultato del calcolo viene visualizzato sul display, nei modelli più popolari, sotto forma di numeri.

Quindi, per ottenere il valore esatto della temperatura superficiale dell'oggetto studiato, l'utente deve solo accendere il dispositivo, puntarlo sull'oggetto studiato e premere il pulsante di avvio. Il risultato della misurazione verrà visualizzato sul display sotto forma di numeri o graficamente sotto forma di un'immagine multicolore, dove spettralmente le regioni di basse, medie e alte temperature verranno evidenziate in diversi colori.

Principali caratteristiche tecniche dei pirometri:

• risoluzione ottica (sono disponibili modelli con una risoluzione da 2: 1 a 600: 1);

• intervallo di temperatura misurato (massimo - da -50 ° C a + 4000 ° C);

• risoluzione della misura - i valori tipici sono 0,1 ° C o 1 ° C;

• precisione di misura (± 1,5% è considerata ottimale);

• velocità (i moderni pirometri non richiedono più di 1 secondo);

• emissività: può essere personalizzata o fissa;

• metodo di targeting: designatore laser o guida ottica.

I parametri più importanti dei pirometri stanno impostando il grado di oscurità dell'oggetto e la risoluzione ottica (indicatore di vista) del dispositivo. La risoluzione ottica del pirometro è caratterizzata dal rapporto tra la distanza dal pirometro alla superficie del corpo e il diametro di un punto rotondo sulla superficie del corpo (l'area della misurazione accurata della temperatura è limitata da questo punto), la cui temperatura viene misurata.

Pertanto, se sono necessarie misurazioni della temperatura da una breve distanza, viene utilizzato un pirometro con una piccola risoluzione, ad esempio 4: 1, e se le misurazioni sono pianificate da diversi metri, la risoluzione dovrebbe essere maggiore in modo che gli oggetti estranei non cadano nel campo visivo del dispositivo. Spesso i pirometri sono dotati di un puntatore laser per puntare più accuratamente lo strumento sull'oggetto in studio.

Il grado di oscurità o emissività del materiale caratterizza la riflettività del materiale stesso, la cui temperatura viene misurata a distanza da un pirometro. Per un termometro a infrarossi, che sono i pirometri popolari oggi, questo indicatore è estremamente importante. Determina il rapporto tra l'energia emessa dalla superficie investigata e l'energia emessa da un corpo completamente nero alla stessa temperatura, e il valore di questo parametro è compreso tra 0 e 1. Pertanto, l'acciaio ossidato ha un nero di 0,85 e lucidato - 0,075.

In molti siti di trading online e nei negozi di elettronica, oggi sono ampiamente rappresentati pirometri portatili orientati al laser, perfetti per le esigenze della famiglia, nonché speciali pirometri medici per sostituire i termometri al mercurio. Per scopi industriali, vengono utilizzati pirometri più precisi e più costosi, che hanno, tra l'altro, mezzi ausiliari per la trasmissione di informazioni e la capacità di connettersi a un computer e dispositivi speciali.

Vedi anche: Sensori di temperatura - termistori