Non contact temperature measurement refers to measurement of the temperature of a body utilizing the infra red rays emitted by it. It is a preferred technique for small, moving, or inaccessible objects; dynamic processes that require fast response. Understanding the basics of temperature measurement technology, its parameters and different features available can help to select the best noncontact temperature measurement device for a particular application. A non contact thermometer estimates the surface temperature of an object by measuring the Infra red radiation emitted by it. Infra red is the portion of the electromagnetic spectrum beyond the visible response of the human eye. IR wavelengths extend from 0.75 µm to 1000 µm.
La temperatura desempeña un papel importante en diversas industrias, como la manufactura, el control de calidad, la industria médica, etc. Un monitoreo preciso de la temperatura mejora la calidad del producto y aumenta la productividad. La tecnología infrarroja se ha utilizado con éxito en entornos industriales y de investigación durante muchos años. Sin embargo, las innovaciones técnicas han reducido los costos y han atraído a numerosos usuarios y aplicaciones. Las principales ventajas de la termometría infrarroja sin contacto son la velocidad, la ausencia de interferencias y la capacidad de medir en rangos de temperatura de hasta 3000 °C. Los termómetros infrarrojos también pueden utilizarse para objetos móviles e inaccesibles. Sin embargo, la tecnología infrarroja solo puede utilizarse para medir temperaturas superficiales.
Depending on its temperature every form of matter emits infra red radiation when it is above absolute zero. Temperature of an object depends on the intensity of its molecular movement. The infra red radiations emitted by the target can be utilized to estimate the temperature of its surface. Pirómetros or infra red thermometers are used to collect these infra red radiations and determine temperature. Depending on the various applications there is a variety of pyrometers available and manufactured today.
Los pirómetros de dos colores o pirómetros de relación miden la temperatura basándose en dos (o más) longitudes de onda discretas. La principal ventaja del pirómetro de relación es que la medición es independiente de la emisividad, por lo que las fluctuaciones de esta no afectan la medición de temperatura. En este caso, la medición de temperatura depende de la relación de emisividad del material en las dos longitudes de onda discretas.
Termómetro de emisividad y radiación
La emisividad define la fracción de radiación emitida por un objeto en comparación con la emitida por un cuerpo negro a la misma temperatura. La emisividad depende del tipo de material y las condiciones de su superficie. Puede variar desde casi cero hasta casi uno para ciertos materiales. Conocer la emisividad de un objeto es necesario para determinar su temperatura correcta. Los valores de emisividad se encuentran en la literatura para diversos materiales y bandas espectrales, o bien, estos valores pueden determinarse.
El pirómetro monocromático mide y evalúa la intensidad de las radiaciones infrarrojas interceptadas. La intensidad se mide en la banda estrecha de longitud de onda. La selección de la banda de longitud de onda depende del rango de temperatura y del tipo de material a medir.
Medición precisa
La precisión de la medición de temperatura depende en gran medida de la configuración adecuada de los parámetros requeridos. El ajuste de la emisividad es un punto crítico.
La radiación térmica del objetivo siempre contiene radiación dispersa emitida por el entorno que rodea el área del objetivo y reflejada por su superficie. Generalmente, se asume que la temperatura ambiente coincide con la temperatura del sensor. Si el objetivo se expone a condiciones ambientales diferentes, por ejemplo, dentro de un horno o una cámara caliente, es necesario realizar ajustes para una medición precisa. Los gases, el vapor de agua, el polvo y otras partículas en la trayectoria de visión del sensor pueden afectar la lectura de temperatura. Dado que ambos canales ópticos se ven afectados por igual, los pirómetros de relación generalmente son inmunes a la opacidad de la trayectoria de visión y la relación de color de la señal permanece inalterada.
Los termómetros de radiación se ven fuertemente afectados por los cambios de temperatura ambiente. Para mantener una alta precisión de medición, se requiere una compensación precisa de esta deriva de temperatura.
Óptica
La óptica de los termómetros de radiación suele ser de foco fijo. El área objetivo que mide un pirómetro se denomina tamaño de punto. Para una medición precisa con un pirómetro de un solo color, el tamaño del punto debe ser menor que el objeto. Sin embargo, un pirómetro de relación puede medir la temperatura de un objeto cuyo tamaño sea menor que el tamaño de su punto. El fabricante del pirómetro siempre proporciona los detalles sobre el tamaño del punto y la óptica del pirómetro. Con los detalles del campo de visión del pirómetro, se puede calcular el tamaño del punto a una distancia determinada y, por lo tanto, determinar la distancia de medición. El campo de visión (FOV) permite calcular fácilmente el tamaño mínimo del objetivo para cada distancia de trabajo. Una medida práctica es la relación distancia-objetivo, p. ej., 50:1, que indica un objetivo mínimo de 1 mm a una distancia de medición de 50 mm.
Fiber Optic pyrometer is used for applications involving strong electrical or magnetic interference fields. It makes possible to place the electronic system outside the danger zone. Fiber optics permits a physical separation of the lens assembly from the detector and signal processing electronics.
Medición de objetos
Los termómetros de radiación se utilizan ampliamente en diversas industrias y aplicaciones. Se emplean para medir la temperatura de metales, plásticos, vidrio y también en la industria médica.
Dado que los metales suelen ser reflectantes, tienden a presentar baja emisividad. Una baja emisividad implica que la superficie metálica emite muy poca energía, lo que puede generar resultados poco fiables. Seleccionar un instrumento que mida la radiación infrarroja a una longitud de onda específica y dentro de un rango de temperatura específico en el que los metales presenten la mayor emisividad posible puede minimizar los errores. La longitud de onda óptima para altas temperaturas en el caso de los metales se encuentra entre 0,8 y 1,0 µm. También son posibles longitudes de onda de 1,6, 2,2 y 3,9 µm.
Al medir la temperatura del vidrio con un termómetro infrarrojo, se deben tener en cuenta tanto la reflectancia como la transmitancia. Seleccionando cuidadosamente la longitud de onda, es posible medir la temperatura tanto en la superficie como en profundidad. Para mediciones bajo la superficie, se recomienda utilizar un sensor con longitud de onda de 1,0, 2,2 o 3,9 µm. Se recomienda un sensor de 5 µm para temperaturas superficiales en vidrio. Dado que el vidrio es un mal conductor del calor y su temperatura superficial puede cambiar rápidamente, se recomienda un dispositivo de medición con un tiempo de respuesta corto.
