Infrarot-Pyrometer
Ein Pyrometer ist ein berührungsloser Temperatursensor, der die Temperatur eines Objekts durch die Messung seiner natürlichen Wärmestrahlung ermittelt. Das Pyrometer besteht aus einem Metallgehäuse, in dem sich Optik, Infrarotdetektor, Signalkonverter und -aufbereitungseinheiten, eine Anzeigeeinheit usw. befinden.
Das optische System erfasst die sichtbare und infrarote Energie eines Objekts und fokussiert sie auf einen Detektor. Der Detektor wandelt die gesammelte Energie in ein elektrisches Signal um, das in ein nutzbares Format umgewandelt und an die Temperaturanzeige oder Steuereinheit weitergeleitet wird.
Pyrometer finden Anwendung in Bereichen, in denen eine Kontakttemperaturmessung aufgrund beweglicher Objekte, hoher Temperaturen, schwer zugänglicher Standorte usw. nicht möglich ist.
Pyrometerkalibrierung
Für die Pyrometerkalibrierung mit der Vergleichsmethode benötigen wir
- Stabiler Schwarzkörperofen
- Kalibrierter Mastersensor
Das Gerät mit der bekannten oder zugewiesenen Richtigkeit wird als Standardsensor bezeichnet und das zweite Gerät ist die Einheit unter Kalibrierung, Testinstrument oder einer von mehreren anderen Namen für das zu kalibrierende Gerät.
Emissionsgrad (ε)
Der Emissionsgrad ist das Verhältnis der von einem Objekt nach außen abgestrahlten Energie zur von einem schwarzen Körper abgestrahlten Energie. Der Emissionsgrad variiert mit der Oberflächenbeschaffenheit des Objekts sowie mit Temperaturschwankungen und Wellenlänge. Ist dieser Wert nicht genau, kann die tatsächliche Temperatur nicht gemessen werden. Anders ausgedrückt: Eine Schwankung oder Änderung des Emissionsgrads führt zu einer Änderung der Anzeige.
Nach dem Kirchhoffschen Gesetz der Wärmestrahlung ist „im thermischen Gleichgewicht der Emissionsgrad (ε) eines Körpers (oder einer Oberfläche) gleich seinem Absorptionsgrad (α)“. Für einen perfekten schwarzen Körper ist ε also gleich 1, während bei jedem realen Objekt ein ε kleiner als 1 wäre. Auch die Transmission (τ) und Reflektivität (ρ) sind null.
Die Summe aus Absorptions-, Reflexions- und Transmissionsgrad ist immer 1.
α + ρ + τ = 1.
Ermitteln Sie die effektive Emissivität mit dieser Formel:
- Effektiver Emissionsgrad: 1 – (1- Es) * (R/L)2
- Wobei Es = Emissionsgrad des Schwarzkörperhohlraums
- R = Radius des Hohlraums
- L = Länge des Hohlraums.
Kalibrierungsverfahren
- Das zu kalibrierende Pyrometer wird physikalisch überprüft
- Schließen Sie die Schwarzstrahlquelle an die Stromversorgung an. Stellen Sie die Schwarzstrahlquelle auf die gewünschte Temperatur ein.
- Stellen Sie die Emissivität des Pyrometers entsprechend der Schwarzkörperemission ein.
- Wenn die Temperatur in der Schwarzkörperquelle innerhalb ihres Stabilitätsbereichs stabil ist, nehmen Sie die Messwerte mit dem Standardpyrometer vor. Richten Sie das Pyrometer auf die Mitte des Hohlraums, um den korrekten Temperaturwert zu erhalten.
- Nehmen Sie den Standardsensorwert.
- Schließen Sie das Testpyrometer an eine geeignete Stromversorgung an und richten Sie das Pyrometer auf die Mitte des Hohlraums des schwarzen Körpers.
- Nehmen Sie die Messwerte des Testpyrometers vor.
- Nehmen Sie im Abstand von einer Minute 10 Messungen des Standard- und Testpyrometers vor.
- Die tatsächliche Temperatur des Master-Pyrometers wird aus seinem Kalibrierungszertifikat berechnet.
- Ermitteln Sie den Fehler durch Vergleichsmethode.
- Setzen Sie den Black Body Furnace für einen anderen Punkt oder einen anderen Sensor zurück.
Vorsorge
- Das Standard- und Testthermoelement wird sorgfältig von einem gut ausgebildeten Ingenieur gehandhabt
- Stellen Sie immer die Emissivität des Mastersensors und des Testsensors auf denselben Wert ein.
- Die Messungen werden immer bei stabiler Ofentemperatur durchgeführt.
- Der HT-Ofen sollte bei hohen Betriebstemperaturen über 400 °C nicht plötzlich ausgeschaltet werden.
- Dies kann die Lebensdauer des Ofens verkürzen.
- Stellen Sie das Standard- und Testpyrometer entsprechend dem Verhältnis von Punkt zu Größe ein
