מהו פירומטר: עקרון העבודה וסוגיו

הכמות הפיזית שניתן לתאר כחום או קור של כל חפץ או חומר נקראת טֶמפֶּרָטוּרָה . ניתן למדוד אותו ביחידות וסולמות שונים בהתאם לדרישה. ניתן למדוד את הטמפרטורה של כל חומר באמצעות שיטות ומכשירים שונים. מכשירי מדידת טמפרטורה משמשים למדידת רמת האנרגיה של הרכוש הפיזי או כל חומר שהוא. על פי המאפיין הפיזי של החומר, ניתן למדוד את הטמפרטורה באמצעות שיטות אלה כמו מדחומים (נוזל בזכוכית), חשמלי הִתנַגְדוּת מדחום, מדחום קרינה / מדחומים אינפרא אדום / פירומטרים, צמד תרמי , דיודת סיליקון, מכשירים דו-מתכתיים, מכשירי נורה ונימים, גז בנפח קבוע ומדי חום של גז לחץ. יחידת הטמפרטורה SI היא קלווין (k), מלבד זאת, ניתן למדוד אותה בסולמות צלסיוס (C) ובסולם פרנהייט (F). מאמר זה דן במה שהם פירומטר, עקרון עבודה, סוגים, יתרונות, חסרונות ויישומים.

מה זה Pyrometer?

פירומטר ידוע גם כמדחום אינפרא אדום או מדחום קרינה או מדחום ללא מגע המשמש לזיהוי טמפרטורת טמפרטורת פני האובייקט, שתלויה בקרינה (אינפרא אדום או גלוי) הנפלטת מהאובייקט. פירומטרים משמשים כגלאי פוטו בגלל התכונה של קליטת אנרגיה ומדידת עוצמת גל EM בכל אורך גל כלשהו.

אלה משמשים למדידת תנורים בטמפרטורה גבוהה. מכשירים אלה יכולים למדוד את הטמפרטורה בצורה מדויקת מאוד, מדויקת, טהורה מבחינה ויזואלית ומהירה. פירומטרים זמינים בטווחי ספקטרום שונים (שכן מתכות - טווחי גל קצרים וטווחי גל לא מתכתיים).

פירומטר-תרשים

פירומטרים צבעוניים משמשים למדידת הקרינה הנפלטת מהאובייקט במהלך מדידת הטמפרטורה. אלה יכולים למדוד את טמפרטורת האובייקט בצורה מדויקת מאוד. מכאן ששגיאות המדידה נמוכות מאוד במכשירים אלה.

פירומטרים צבעוניים משמשים לקביעת היחס בין שני עוצמות קרינה עם שני טווחי ספקטרום. אלה זמינים בסדרות של Metis M3 ו- H3 וניידות כף יד Capella C3 בגרסאות שונות.

פירומטרים מהירים משמשים לטמפרטורה מהירה ומהירה יותר ממכשירי M3. אלה זמינים בשילוב עם פירומטרים בצבע אחד ו -2 צבעים. מכשירים אלה יכולים ליצור פרופילי טמפרטורה ברורים של עצמים נעים במהירות ולשלוט ברמת הטמפרטורה הנאותה.

עקרון עבודה של פירומטר

פירומטרים הם מכשירי מדידת הטמפרטורה המשמשים לזיהוי טמפרטורת האובייקט והקרינה האלקטרומגנטית הנפלטת מהאובייקט. אלה זמינים בטווחי ספקטרום שונים. בהתבסס על טווח הספקטרום, פירומטרים מסווגים לפירומטרים בצבע אחד, פירומטרים דו צבעוניים ופירומטרים מהירים.

העיקרון הבסיסי של הפירומטר הוא, שהוא מודד את טמפרטורת האובייקט על ידי חישה של החום / הקרינה הנפלטים מהאובייקט מבלי ליצור קשר עם האובייקט. הוא מתעד את רמת הטמפרטורה בהתאם לעוצמת הקרינה הנפלטת. בפירומטר שני מרכיבים בסיסיים כמו מערכת אופטית וגלאים המשמשים למדידת טמפרטורת פני השטח של האובייקט.

כאשר לוקחים כל חפץ שטמפרטורת פני השטח שלו אמורה להימדד עם הפירומטר, המערכת האופטית תתפוס את האנרגיה הנפלטת מהאובייקט. ואז הקרינה נשלחת לגלאי, שהוא מאוד רגיש לגלי הקרינה. פלט הגלאי מתייחס לרמת הטמפרטורה של האובייקט עקב הקרינה. שימו לב כי, הטמפרטורה של הגלאי שמנותח באמצעות רמת הקרינה פרופורציונלית ישירות לטמפרטורת האובייקט.

הקרינה הנפלטת מכל אובייקט ממוקד עם הטמפרטורה בפועל חורגת מהטמפרטורה המוחלטת (-273.15 מעלות צלזיוס). קרינה נפלטת זו מכונה אינפרא אדום, הנמצא מעל האור האדום הנראה בספקטרום האלקטרומגנטי. האנרגיה המוקרנת משמשת לאיתור הטמפרטורה של האובייקט והיא מומרת לאותות חשמליים בעזרת גלאי.

סוגי פירומטר

כדי לזהות את הטמפרטורה של האובייקט השונה, פירומטרים מסווגים לשני סוגים. הם,

• פירומטרים אופטיים
• פירומטרים אינפרא אדום / קרינה

פירומטרים אופטיים

אלה הם אחד מסוגי הפירומטרים המשמשים לאיתור קרינה תרמית של הספקטרום הנראה לעין. הטמפרטורה של האובייקטים החמים שנמדדו תהיה תלויה באור הגלוי שהם פולטים. פירומטרים אופטיים מסוגלים לספק השוואה ויזואלית בין מקור אור מכויל לבין פני האובייקט הממוקד. כאשר הטמפרטורה של הנימה ומשטח האובייקט זהה, אזי עוצמת הקרינה התרמית הנגרמת עקב הנימה מתמזגת אל תוך פני האובייקט הממוקד והופכת לבלתי נראית. כאשר תהליך זה קורה, הזרם העובר דרך הלהט הופך לרמת טמפרטורה.

אופטי-פירומטר

אינפרא אדום או פירומטרים של קרינה

פירומטרים אלה מיועדים לאיתור קרינה תרמית באזור האינפרא אדום, שנמצא בדרך כלל במרחק של 2-14um. הוא מודד את הטמפרטורה של אובייקט ממוקד מהקרינה הנפלטת. ניתן להפנות קרינה זו לצמד תרמי להמרה לאותות חשמליים. מכיוון שהצמד התרמי מסוגל לייצר זרם גבוה יותר השווה לחום הנפלט. פירומטרים אינפרא-אדום מורכבים מחומרים פירו-אלקטריים כמו פלואוריד פוליווינילדין (PVDF), טריגליצין סולפט (TGS) ולינטליום טנטלט (LiTaO3).

קרינה או פירומטר אינפרא אדום

יתרונות חסרונות

בדרך כלל משווים פירומטרים עם מדחומים ויש להם גם כמה יתרונות וחסרונות בזמן השימוש.

היתרונות של פירומטר הם

• זה יכול למדוד את הטמפרטורה של האובייקט ללא שום מגע עם האובייקט. זה נקרא מדידה ללא מגע.
• יש לו זמן תגובה מהיר
• יציבות טובה בזמן מדידת הטמפרטורה של האובייקט.
• הוא יכול למדוד סוגים שונים של טמפרטורת האובייקט במרחקים משתנים.

החסרונות של פירומטר הם

• פירומטרים הם בדרך כלל מחוספסים ויקרים
• דיוק המכשיר יכול להיות מושפע עקב מצבים שונים כמו אבק, עשן וקרינה תרמית.

יישומים

פירומטרים משמשים ביישומים שונים כגון,

• כדי למדוד את הטמפרטורה של עצמים נעים או עצמים קבועים ממרחק גדול יותר.
• בענפי המטלורגיה
• בענפי התכה
• בלוני אוויר חם למדידת החום בחלק העליון של הבלון
• דודי קיטור למדידת טמפרטורת האדים
• למדידת הטמפרטורה של מתכות נוזליות וחומרים מחוממים מאוד.
• למדידת טמפרטורת התנור.

שאלות נפוצות

1). מה ההבדל בין מדחום לפירומטר

מדחום הוא מכשיר למדידת טמפרטורה (מדידת מגע) ופירומטר הוא מדחום לחישה מרחוק ומכשיר מדידה ללא מגע לטמפרטורות גבוהות

2). מהו פירומטר אופטי?

מכשירי מדידת טמפרטורה ללא מגע הפועלים על פי עקרון הבהירות של האובייקט הממוקד ובהירות הפילם בתוך הפירומטר.

3). באילו מכשירים משתמשים למדידת טמפרטורות?

• מדחומים, צמדים תרמיים, פירומטרים, מדחומים (נוזלי בזכוכית)
• מדחום התנגדות חשמלי
• מדחום קרינה / מדחומים אינפרא אדום
• צמד תרמי
• דיודת סיליקון
• מכשירים בימטאליים
• נורות והתקני נימים
• נפח קבוע מדחומי גז ולחץ

4). כיצד נמדוד טמפרטורה?

הוא נמדד באמצעות המדחום המכויל בסולמות טמפרטורה שונים כמו סולם צלזיוס (צלזיוס מסומן כ מעלות C), סולם פרנהייט וסולם קלווין (K).

5). מהי יחידת הטמפרטורה SI?

יחידת הטמפרטורה SI היא קלווין (K).