Infrapunalämpömittarien mittausperiaatteen standardit ja sovellusesimerkit
Infrapunalämpömittarin käyttäminen kosketuksettomaan lämpötilan mittaukseen tarjoaa monia etuja pienistä tai vaikeasti saavutettavista esineistä syövyttäviin kemikaaleihin ja herkkiin pintamateriaaleihin. Tässä artikkelissa käsitellään tätä etua ja selitetään infrapunalämpömittarin oikean valinnan sovellusalue. Atomien ja molekyylien liikkeestä johtuen jokainen esine lähettää sähkömagneettisia aaltoja, ja kosketuksettoman lämpötilan mittauksen tärkein aallonpituus tai spektrialue on välillä 0.2 - 2.0 μM. tällä alueella olevia luonnonsäteitä kutsutaan lämpösäteilyksi tai infrapunasäteilyksi.
Testauslaitetta mitattavan kohteen infrapunasäteilyllä lämpötilan mittaamiseksi kutsutaan säteilylämpömittariksi, säteilylämpömittariksi tai infrapunalämpömittariksi saksalaisen teollisuusstandardin DIN16160 mukaisesti. Nämä nimet koskevat myös laitteita, jotka mittaavat lämpötilaa mitatun kohteen lähettämien näkyvien värillisten säteiden avulla, sekä laitteita, jotka johtavat lämpötilan suhteellisesta spektrisäteilytiheydestä.
Lämpötilan mittauksen edut infrapunalämpömittareilla
Kosketuksettomalla lämpötilamittauksella on monia etuja vastaanottamalla infrapunasäteilyä mitatusta kohteesta. Tällä tavoin lämpötilamittaukset voidaan suorittaa ongelmitta kohteille, joihin on vaikea päästä käsiksi tai liikkua, kuten materiaaleihin, joiden lämmönsiirtokyky on huono tai lämpökapasiteetti erittäin pieni. Infrapunalämpömittarin lyhyt vasteaika voi nopeasti saavuttaa tehokkaan piirin säädön. Lämpömittarissa ei ole osia, jotka voivat kulua, joten siitä ei aiheudu jatkuvaa kustannuksia, kuten lämpömittarin käytöstä. Erityisesti hyvin pienissä mitatuissa kohteissa, kuten kosketusmittausta käytettäessä, kohteen lämmönjohtavuus johtaa merkittäviin mittausvirheisiin. Ei ole epäilystäkään siitä, että lämpömittareita voidaan käyttää täällä, samoin kuin syövyttäville kemikaaleille tai herkille pinnoille, kuten maalille, paperille ja muovikiskoille. Kauko-ohjausmittauksella on mahdollista pysyä poissa vaarallisilta alueilta, jolloin käyttäjät eivät ole vaarallisia.
Infrapunalämpömittarin periaate ja rakenne
Tarkenna mitatusta kohteesta vastaanotettu infrapuna ilmaisimeen linssin ja suodattimen kautta. Ilmaisin tuottaa lämpötilaan verrannollisen virta- tai jännitesignaalin integroimalla mitatun kohteen säteilytiheyden. Kytketyissä sähkökomponenteissa lämpötilasignaali linearisoidaan, emissioaluetta korjataan ja muunnetaan standardilähtösignaaliksi.
Periaatteessa lämpötila-antureita on kahdenlaisia: kannettavat lämpötila-anturit ja kiinteät lämpötila-anturit. Siksi, kun valitaan sopiva infrapunalämpötila-anturi eri mittauspisteisiin, seuraavat ominaisuudet ovat tärkeimmät:
1. Kollimaattori
Kollimaattorissa on tämä toiminto, ja lämpömittarin viittaama mittauskappale tai piste näkyy. Suuria alueita mitatusta kohteesta voi usein olla ilman kollimaattoria. Pieniä esineitä ja kaukaisia etäisyyksiä mitattaessa on suositeltavaa käyttää tähtäintä läpinäkyvän peilin muodossa, jossa on kojelaudan asteikko tai laserosoituspiste.
2. Linssi
Linssi määrittää lämpömittarin mitatun pisteen. Suurille kohteille riittää yleensä lämpömittari, jossa on kiinteä polttoväli. Mutta kun mittausetäisyys on kaukana polttopisteestä, mittauspisteen reunan kuva on epäselvä. Tästä syystä on parempi käyttää zoom-objektiivia. Annetulla zoomausalueella lämpömittari voi säätää mittausetäisyyttä. Uudessa lämpömittarissa on vaihdettava zoomilla varustettu linssi, ja lähi- ja kaukolinssit voidaan vaihtaa ilman kalibrointia ja uudelleentarkastusta.
3. Anturit eli spektrivastaanottimet
Spektriherkkyyttä valittaessa tulee ottaa huomioon myös vedyn ja hiilidioksidin absorptiospektrikaistat. Tietyllä aallonpituusalueella, joka tunnetaan "ilmakehän ikkunana", H2 ja CO2 melkein tunkeutuvat infrapunavaloon. Siksi lämpömittarin herkkyyden valon vaihtelulle on oltava tällä alueella, jotta ilmakehän pitoisuuden muutosten vaikutus suljetaan pois. Ohutkalvoja tai lasia mitattaessa on otettava huomioon myös materiaalit, jotka eivät tunkeudu helposti tietyllä aallonpituusalueella. Taustavalon aiheuttamien mittausvirheiden välttämiseksi käytetään sopivia antureita, jotka vastaanottavat vain pintalämpötilaa. Metalleilla on tämä fysikaalinen ominaisuus, ja emissiokyky kasvaa aallonpituuden pienentyessä. Kokemuksen perusteella metallien lämpötilan mittauksessa valitaan yleensä lyhyempi mittausaallonpituus.
