Norme sui principi di misurazione ed esempi di applicazione dei termometri a infrarossi
I vantaggi derivanti dall'utilizzo di un termometro a infrarossi per la misurazione della temperatura senza contatto sono numerosi, da oggetti piccoli o difficili da raggiungere a sostanze chimiche corrosive e materiali superficiali sensibili. Questo articolo discuterà questo vantaggio e spiegherà l'ambito di applicazione per determinare la scelta corretta del termometro a infrarossi. A causa del movimento di atomi e molecole, ogni oggetto emette onde elettromagnetiche e la lunghezza d'onda o intervallo spettrale più importante per la misurazione della temperatura senza contatto è compresa tra 0,2 e 2,0 μ M. Il i raggi naturali all'interno di questo intervallo sono indicati come radiazione termica o radiazione infrarossa.
Lo strumento di prova per la misurazione della temperatura mediante radiazione infrarossa dell'oggetto misurato è chiamato termometro a radiazione, termometro a radiazione o termometro a infrarossi secondo lo standard industriale tedesco DIN16160. Questi nomi si applicano anche agli strumenti che misurano la temperatura utilizzando raggi colorati visibili emessi dall'oggetto misurato, nonché agli strumenti che ricavano la temperatura dalla relativa densità di radiazione spettrale.
Vantaggi della misurazione della temperatura con termometri a infrarossi
La misurazione della temperatura senza contatto presenta numerosi vantaggi grazie alla ricezione della radiazione infrarossa dall'oggetto misurato. In questo modo è possibile effettuare misurazioni della temperatura senza problemi su oggetti difficili da raggiungere o spostare, come materiali con scarse prestazioni di trasferimento del calore o capacità termica molto ridotta. Il breve tempo di risposta del termometro a infrarossi consente di ottenere rapidamente una regolazione efficace del circuito. Il termometro non ha componenti che possono usurarsi, quindi non ci sono costi continui come l'utilizzo di un termometro. Soprattutto negli oggetti misurati molto piccoli, come nel caso della misurazione a contatto, la conduttività termica dell'oggetto comporterà errori di misurazione significativi. Non c'è dubbio che i termometri possano essere utilizzati qui, così come per prodotti chimici corrosivi o superfici sensibili, come vernici, carta e piste di plastica. Grazie alla misurazione a distanza è possibile stare lontano dalle aree pericolose, rendendo gli operatori non pericolosi.
Principio e costruzione del termometro a infrarossi
Concentrare l'infrarosso ricevuto dall'oggetto misurato sul rilevatore attraverso una lente e un filtro. Il rilevatore genera un segnale di corrente o tensione proporzionale alla temperatura integrando la densità di radiazione dell'oggetto misurato. Nei componenti elettrici collegati, il segnale di temperatura viene linearizzato, la regione di emissività viene corretta e convertita in un segnale di uscita standard.
In linea di principio, esistono due tipi di rilevatori di temperatura: rilevatori di temperatura portatili e rilevatori di temperatura fissi. Pertanto, quando si seleziona un rilevatore di temperatura a infrarossi adatto per diversi punti di misurazione, le seguenti caratteristiche saranno le principali:
1. Collimatore
Il collimatore ha questa funzione e permette di vedere il blocco di misura o il punto a cui fa riferimento il termometro. Grandi aree dell'oggetto misurato possono spesso essere prive del collimatore. Quando si misurano oggetti piccoli e distanze distanti, si consiglia di utilizzare un mirino sotto forma di specchio trasparente con una scala sul cruscotto o un punto di puntamento laser.
2. Obiettivo
La lente determina il punto misurato del termometro. Per oggetti di grandi dimensioni è generalmente sufficiente un termometro con lunghezza focale fissa. Ma quando la distanza di misurazione è lontana dal punto focale, l'immagine del bordo del punto di misurazione non sarà chiara. Per questo motivo è meglio utilizzare un obiettivo zoom. All'interno dell'intervallo di zoom specificato, il termometro può regolare la distanza di misurazione. Il nuovo termometro ha una lente sostituibile con zoom e le lenti per vicino e lontano possono essere sostituite senza calibrazione e nuova ispezione.
3. Sensori, cioè ricevitori spettrali
Nella scelta della sensibilità spettrale occorre tenere in considerazione anche le bande spettrali di assorbimento dell'idrogeno e del biossido di carbonio. All’interno di un certo intervallo di lunghezze d’onda, noto come “finestra atmosferica”, l’H2 e la CO2 penetrano quasi la luce infrarossa. Pertanto, la sensibilità del termometro alle variazioni di luce deve rientrare in questo intervallo per escludere l'impatto dei cambiamenti di concentrazione atmosferica. Quando si misurano film sottili o vetro è necessario considerare anche i materiali che non vengono facilmente penetrati entro un certo intervallo di lunghezze d'onda. Per evitare errori di misurazione causati dalla luce di fondo, vengono utilizzati sensori appropriati che ricevono solo la temperatura superficiale. I metalli hanno questa caratteristica fisica e l'emissività aumenta con la diminuzione della lunghezza d'onda. In base all'esperienza, per misurare la temperatura dei metalli generalmente si sceglie una lunghezza d'onda di misurazione più corta.
