비접촉 온도 측정

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비접촉 온도 측정은 신체에서 방출되는 적외선을 활용하여 신체의 온도를 측정하는 것을 말합니다. 작고 움직이거나 접근하기 어려운 물체, 빠른 반응이 필요한 동적 프로세스에 선호되는 기술입니다. 온도 측정 기술의 기본 사항, 매개변수 및 사용 가능한 다양한 기능을 이해하면 특정 응용 분야에 가장 적합한 비접촉 온도 측정 장치를 선택하는 데 도움이 될 수 있습니다. 비접촉 온도계는 물체에서 방출되는 적외선을 측정하여 물체의 표면 온도를 추정합니다. 적외선은 인간의 눈에 보이는 반응을 넘어서는 전자기 스펙트럼의 일부입니다. IR 파장은 0.75µm에서 1000µm까지 확장됩니다.

온도는 제조, 품질 관리, 의료 산업 등 다양한 산업에서 중요한 역할을 합니다. 정확한 온도 모니터링은 제품 품질을 개선하고 생산성을 높입니다. 적외선 기술은 수년 동안 산업 및 연구 환경에서 성공적으로 활용되어 왔습니다. 그러나 새로운 기술 혁신으로 비용이 절감되었고 많은 사용자와 응용 프로그램을 유치했습니다. 비접촉 IR 온도 측정의 주요 장점은 속도, 간섭 없음, 최대 3000°C의 고온 범위에서 측정할 수 있는 기능입니다. 적외선 온도계는 움직이거나 접근할 수 없는 물체에도 사용할 수 있습니다. 그러나 적외선 기술은 표면 온도를 측정하는 데만 사용할 수 있습니다.

온도에 따라 모든 형태의 물질은 절대 영도 이상일 때 적외선을 방출합니다. 물체의 온도는 분자 운동의 강도에 따라 달라집니다. 대상에서 방출되는 적외선은 표면의 온도를 추정하는 데 활용할 수 있습니다. 피로미터 또는 적외선 온도계는 이러한 적외선을 수집하고 온도를 결정하는 데 사용됩니다. 다양한 응용 분야에 따라 오늘날 다양한 피로미터가 사용 가능하고 제조됩니다.

이색 고온계 또는 비율 고온계는 두 개(또는 그 이상)의 개별 파장을 기반으로 온도를 측정합니다. 비율 고온계의 주요 장점은 측정값이 방사율과 무관하여 방사율 변동이 온도 측정에 영향을 미치지 않는다는 것입니다. 이 경우 온도 측정은 두 개의 개별 파장에 대한 재료의 방사율 비율에 따라 결정됩니다.

방사율 및 복사 온도계

방사율은 같은 온도에서 흑체가 방출하는 복사 에너지와 비교했을 때 물체에서 방출되는 복사 에너지의 비율을 나타냅니다. 방사율은 재료의 종류와 표면 조건에 따라 달라지며, 특정 재료의 경우 거의 0에서 1에 가까울 수 있습니다. 물체의 정확한 온도를 결정하려면 해당 물체의 방사율을 알아야 합니다. 다양한 재료와 스펙트럼 대역에 대한 방사율 값은 문헌에 나열되어 있으며, 직접 측정할 수도 있습니다.

단색 고온계는 차단된 적외선 복사의 세기를 측정하고 평가합니다. 세기는 좁은 파장 대역에서 측정됩니다. 파장 대역 선택은 온도 범위와 측정 대상 물질의 종류에 따라 달라집니다.

 정확한 측정

온도 측정 정확도는 필요한 매개변수의 적절한 설정에 크게 좌우됩니다. 방출률 설정은 중요한 지점 중 하나입니다.

열 타겟 복사선은 항상 타겟 영역 주변 환경에서 방출되고 타겟 표면에서 반사되는 흩어진 복사선을 포함합니다. 일반적으로 주변 온도는 센서의 온도와 동일한 것으로 간주됩니다. 타겟이 다른 주변 조건(예: 가열된 용광로 내부, 뜨거운 챔버 내부)에 노출된 경우 정확한 측정을 위해 조정이 필요합니다. 센서의 시야 경로에 있는 가스, 수증기, 먼지 및 기타 입자는 온도 판독에 영향을 미칠 수 있습니다. 두 광학 채널이 동일하게 영향을 받기 때문에 비율 피로미터는 일반적으로 시야 경로 가려짐에 면역이 있으며 신호 색상 비율은 영향을 받지 않습니다.

복사 온도계는 주변 온도 변화에 크게 영향을 받습니다. 높은 측정 정확도를 유지하려면 이 온도 드리프트를 정확하게 보상해야 합니다.

광학

복사 온도계의 광학 장치는 일반적으로 고정 초점 유형입니다. 파이로미터로 측정하는 대상 영역을 스팟 크기라고 합니다. 단색 파이로미터에서 정확한 측정을 위해서는 스팟 크기가 대상보다 작아야 합니다. 그러나 비율 파이로미터는 스팟 크기보다 작은 크기의 대상의 온도를 측정할 수 있습니다. 파이로미터의 스팟 크기와 광학 장치에 대한 세부 정보는 항상 파이로미터 제조업체에서 제공합니다. 파이로미터의 시야에 대한 제공된 세부 정보를 통해 특정 거리에서의 스팟 크기를 계산하고 파이로미터의 측정 거리를 결정할 수 있습니다. FOV를 사용하면 각 작업 거리에 대한 최소 대상 크기를 쉽게 계산할 수 있습니다. 편리한 측정 방법은 거리 대 대상 비율(예: 50:1)로, 50mm 측정 거리에서 최소 1mm의 대상을 나타냅니다.

광섬유를 사용한 피로미터는 강력한 전기 또는 자기 간섭장을 포함하는 응용 분야에 사용됩니다. 전자 시스템을 위험 구역 밖에 배치할 수 있습니다. 광섬유는 렌즈 어셈블리를 감지기 및 신호 처리 전자 장치에서 물리적으로 분리할 수 있습니다.

측정 대상

방사 온도계는 오늘날 다양한 산업에서 다양한 용도로 널리 사용되고 있습니다. 금속, 플라스틱, 유리의 온도를 측정하는 데 사용되며 의료 산업에서도 사용됩니다.

금속은 반사율이 높기 때문에 방사율이 낮은 경향이 있습니다. 방사율이 낮다는 것은 금속 표면에서 매우 낮은 에너지가 방출된다는 것을 의미하며, 이는 신뢰할 수 없는 결과를 초래할 수 있습니다. 금속의 방사율이 가장 높은 특정 파장과 온도 범위에서 적외선을 측정하는 장비를 선택하면 오차를 최소화할 수 있습니다. 금속의 경우 고온에 적합한 최적 파장은 약 0.8~1.0µm입니다. 1.6, 2.2, 3.9µm의 파장도 가능합니다.

적외선 온도계로 유리의 온도를 측정할 때는 반사율과 투과율을 모두 고려해야 합니다. 파장을 신중하게 선택하면 표면과 깊이의 온도를 모두 측정할 수 있습니다. 표면 아래에서 측정할 때는 1.0, 2.2 또는 3.9µm 파장 센서를 사용해야 합니다. 유리 표면 온도의 경우 5µm 센서를 권장합니다. 유리는 열전도성이 낮아 표면 온도가 빠르게 변할 수 있으므로 응답 시간이 짧은 측정 장치를 권장합니다.