Om IR-pyrometrar
Allmänt om IR-pyrometrar
Pyrometern är den perfekta temperaturmätaren.
Den mäter objektets temperatur när vanliga temperaturgivare mäter sin egen.
IR-pyrometern mäter värmestrålning utan att beröra eller störa processen. Traditionellt sammankopplas pyrometern med högtemperaturmätning, men den har även stora fördelar i lägre temperaturområden.
Funktionen och strålningens lagar
Funktionen
Värme är rörelseenergi på atomnivå. Den sprider sig till omgivningen på olika sätt, bl. a som strålning.
IR-pyrometern registrerar hur strålningens intensitet förändras i det infraröda våglängdsområdet, ca 0,7-20 µm. Pyrometri borde vara som att läsa en öppen bok. Tyvärr lägger naturens lagar ofta hinder i vägen.
Strålningens lagar
Planck, Wien, Kirchhoff m fl. ställde upp lagar för strålning. Ett av de mer kända sambanden är E+T+R=1. Det betyder att värmestrålning för en kropp, ideala svartkroppar undantagna, innehåller tre komponenter:
1. Emission (E) är kroppens egen värme, alltså det som vi vill mäta.
2. Transmission (T) är värme från andra källor som går genom kroppen.
3. Reflexion (R) av värme från andra kroppar som reflekteras som i en spegel.
Mycket förenklat mäter IR-pyrometern summan av dessa tre komponenter. Emissionens andel av den totala strålningen varierar kraftigt mellan olika material.
Oftast kan man bortse från transmissionskomponenten. Då återstår emission och reflektioner för pyrometern att se. Relationen E + R = 1 gäller vid stationära förhållanden, d v s då kroppen man mäter på står i termisk jämvikt med sin omgivning. E kallas emissionskoefficient eller emissionsfaktor och skrivs normalt med den grekiska bokstaven epsilon. Emissionsfaktorn varierar 0 < e < 1. En s k svartkropp måste ha 0,99 < e < 1.
Våglängder och Optik
Våglängder
Värmestrålningen innehåller olika kombinationer av våglängder beroende på material. Ett material dämpar en viss våglängd som är optimal för värmemätning på andra. En enskild typ av IR-pyrometer kan alltså inte mäta på alla material.
Ett exempel är transparent plastfilm som släpper igenom synligt ljus, men stoppar vissa våglängder i det infraröda området. Med rätt pyrometer/våglängd kan man minska transmissionens inverkan på mätresultatet.
Optik
IR-pyrometern är i princip en kamera som "fotograferar" värmestrålningen. Ett vanligt fel är att man får med för mycket på bilden. Ovidkommande värmestrålning stör mätningen.
Därför måste man lägga stor omsorg vid placeringen av pyrometern så att inga ovidkommande objekt stör pyrometerns synfält. Detta kan åstadkommas med lämplig optik. I likhet med kameror är högklassig optik ett villkor för bra resultat och det är linsens material och val av IR-filter som avgör inom vilket våglängdsområde mätningen kan ske.
Atmosfär
Vid t ex högtemperaturmätning sitter IR-pyrometern flera meter från värmekällan. Med rätt optik kan man fokusera mätpunkten, men det finns ändå ett problem kvar att lösa.
Atmosfären mellan pyrometern och mätobjektet, t ex ugnsgaser, filtrerar värmestrålningen. Olika atmosfärer har skilda egenskaper beroende på sammansättning. Exempelvis luftens fuktinnehåll blockerar vissa våglängder inom IR-området.
Det finns luckor i "filtret" inom smala våglängdsområden, som släpper igenom värmestrålningen ograverad. Om man begränsar IR-pyrometerns arbetsområde till dessa luckor, går det att mäta med god noggrannhet även på längre avstånd.
kalibrering
En IR-pyrometer kalibreras enligt samma princip som all annan temperaturmätutrustning. Man mäter på ett objekt med känd temperatur och korrigerar pyrometerns mätvärde utifrån detta. Inom pyrometri används en referens som kallas svartkropp med en emission större än 0,99.
Rätt utrustning och kunskap
De beskrivna naturlagarna är bara några av de faktorer som styr temperaturmätning med IR-pyrometer. Slutsatsen är att det krävs rätt pyrometer och en god portion kunskap för att uppnå ett bra resultat. Läs mer om RR-pyrometrars funktion och egenskaper.
På produktsidan för instrument hittar du ett urval av Pentronics program av IR-pyrometrar. De täcker in de vanligaste mätsituationerna. Vi har även specialvarianter för ovanliga och svåra mätuppgifter. Kontakta oss för ytterligare information.
Optimala våglängdsområden för olika material
