svenska english

Läs även

IR-pyrometrar

Pyrometern är den perfekta temperaturmätaren. Den mäter objektets temperatur när vanliga temperaturgivare mäter sin egen. Pyrometern mäter värmestrålning utan att beröra eller störa processen.

Traditionellt sammankopplas pyrometern med högtemperatur-mätning, men den har även stora fördelar i normala temperatur-områden.

Pyrometer-collection-w200.jpg

 

Funktionen

Värme är rörelseenergi på atomnivå. Den sprider sig till omgivningen på olika sätt, bl a som strålning.

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 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 IR-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. Epsilon varierar 0 < e < 1. En s k svartkropp måste ha 0,99 < e < 1.

IR-reflexer-w200.jpg

Se upp med reflexer!

 

Våglängder

Värmestrålningen innehåller olika kombinationer av våglängder beroende på material. Ett material dämpar en viss våglängd som är optimal för värmemätning på andra. En typ av 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 kan man minska transmissionens inverkan på mätresultatet.

 

Optik

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.

IR-spot-w200.jpg

Alternativ 1 t v är korrekt.
Alternativ 2 ger "blandad"
temperatur.

 

Atmosfär

Vid t ex högtemperaturmätning sitter 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 pyrometerns arbetsområde till dessa luckor, går det att mäta med god noggrannhet även på längre avstånd.

Transmittance-percent-w200.jpg

Transmittansfönster i luft (blått).

 

Kalibrering

En 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.

Pentronic kan erbjuda ackrediterad kalibrering av pyrometrar i intervallet -10 till +550 °C.

 

Rätt utrustning och kunskap

De beskrivna naturlagarna är bara några av de faktorer som styr temperaturmätning med pyrometer. Slutsatsen är att det krävs rätt pyrometer och en god portion kunskap för att uppnå ett bra resultat.

Instrument > IR-pyrometrar ser 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.

Mer om hur IR-pyrometrar fungerar kan du läsa i kundtidningen StoPextras arkiv över teknikartikartiklar. Tre av dessa finns direktlänkade i Info-rutan överst på den här sidan.

 

Optimala våglängdsområden för olika material 

Våglängd
[µm]
Min temp
[°C]
Material
2,0 - 2,7 300 Metall, glas, keramik
2,0 - 4,5 200 Metall
3,43 ± 0,15 100 Plastfilm
5,7 ± 0,1 40 Plastfilm
6,8 ± 0,15 0 Plastfilm (PE etc)
7,93 ± 0,15 0 Plastfilm (Polyester, PVC etc)
8,05 ± 0,15 0 Plastfilm och keramik
3,9 ± 0,1 400 Glas, mätning genom gaser
4,9 - 5,5 100 Glas
7,5 - 8,2 0 Glas och keramik
4,26 ± 0,13 400 CO2 gas
4,5 ± 0,1 400 CO och CO2 gas
4,66 ± 0,1 400 CO gas
5,3 ± 0,1 400 NO gas
8 - 10 0 Tjock film, keramik
8 - 14 -50 Generella mätningar
8 - 20 -50 Låg temp, hög upplösning
9,6 - 11,5   -25 Mätning genom atmosfärer på långt avstånd