Pirometry podczerwone

O pirometrach podczerwonych

Zastosowania Pirometrów Przemysłowych

Pirometry przemysłowe są wykorzystywane w wielu różnych gałęziach przemysłu w celu utrzymania prawidłowej kontroli temperatury, jakości produktów i wydajności procesów. W procesach produkcyjnych, które odbywają się w wysokich temperaturach i obejmują wiele etapów, takie procesy jak topienie i formowanie wymagają dokładnych bezkontaktowych pomiarów temperatury, które można łatwo wykonać za pomocą pirometrów, umożliwiających efektywne pomiary temperatury w czasie rzeczywistym.

• Produkcja stali : Pomiar temperatury ma kluczowe znaczenie w procesach takich jak wytapianie, odlewanie, obróbka cieplna i walcowanie w produkcji stali. W całym procesie produkcji pirometry służą do ciągłego pomiaru temperatury stopionego metalu i powierzchni gorącej stali, aby zapewnić kontrolę termiczną materiału, co jest istotne dla integralności strukturalnej, wytrzymałości mechanicznej i trwałości końcowego produktu stalowego. Niewłaściwa lub niespójna kontrola temperatury może prowadzić do wad i problemów z wydajnością, a także do ewentualnego odrzucenia produktów o niskiej jakości.
• Produkcja szkła : W przemyśle szklarskim kontrola temperatury musi być precyzyjnie kontrolowana w całym procesie topienia, rafinacji i formowania. Topienie surowców, takich jak krzemionka (piasek), w szkło jest skomplikowane i, oprócz pożądanej przejrzystości optycznej lub braku półprzezroczystego odcienia, wymaga ścisłej kontroli konsystencji, wytrzymałości i stabilności chemicznej. W produkcji szkła pirometry stale mierzą temperaturę pieca, aby zapewnić utrzymanie szkła w zadanych zakresach temperatur, co sprzyja równomiernemu topieniu i minimalizuje lub eliminuje wady, takie jak pęcherzyki powietrza, smugi czy zniekształcenia.
• Ceramika : W sektorze ceramicznym kontrola i monitorowanie temperatury są równie ważne, zwłaszcza na etapie wypalania w piecach. Pirometry służą do ciągłego monitorowania i kontroli temperatury pieca, aby zapewnić odpowiednie warunki do spiekania i szkliwienia. Dzięki dokładnemu pomiarowi temperatury materiał ceramiczny uzyska odpowiednią twardość, wykończenie i integralność strukturalną. Wahania temperatury pieca mogą prowadzić do powstawania słabego szkliwa, obniżenia wytrzymałości produktu lub niejednolitej jakości koloru.
• Przemysł cementowy : Temperatura pieca musi być kontrolowana podczas produkcji cementu (zarówno dla dobra klinkieru, jak i produktu końcowego). Do ciągłego pomiaru temperatury wewnątrz pieca obrotowego stosuje się pirometry, dzięki którym operator może zwiększać lub zmniejszać dopływ ciepła w zależności od zmieniających się warunków procesu. Pozwala to operatorom upewnić się, że piec nie nagrzeje się ani nie ochłodzi, co wpłynęłoby na wytrzymałość i skład cementu. Ponadto, monitorowanie temperatury aktywnie przyczynia się do zmniejszenia zużycia paliwa/energii, co pozwala na poprawę efektywności energetycznej i redukcję emisji.
• Przemysł farmaceutyczny : Pirometry na podczerwień w sektorze farmaceutycznym zapewniają dokładny, bezkontaktowy pomiar temperatury, niezbędny w przypadku komponentów, materiałów i delikatnych opakowań wrażliwych na temperaturę. Możliwość ciągłego monitorowania temperatury produktów i urządzeń podczas produkcji, pakowania i sterylizacji jest nieoceniona. Bezkontaktowy charakter pirometrii ostatecznie chroni integralność produktu, zapewnia jakość i zgodność z przepisami, bez ryzyka zanieczyszczenia.
• Przemysł półprzewodnikowy : W sektorze półprzewodników pirometry zapewniają precyzyjny, bezkontaktowy pomiar temperatury podczas krytycznych procesów produkcji płytek półprzewodnikowych, wyżarzania i trawienia. Poprzez pomiar promieniowania podczerwonego, pirometry podczerwieni umożliwiają monitorowanie i kontrolę w czasie rzeczywistym, co przekłada się na spójność jakości produktu i minimalizację defektów. Pirometry są również doskonałe i bardzo przydatne w środowiskach o wysokich temperaturach i trudnych warunkach procesowych, gdzie czujniki kontaktowe zazwyczaj nie są w stanie zapewnić dokładnego pomiaru.

Pirometry przemysłowe są niezbędne do pomiaru temperatury szerokiej gamy materiałów i procesów, w tym stali, szkła, ceramiki i półprzewodników. Ich zdolność do zapewnienia dokładnych, szybkich i nieinwazyjnych pomiarów temperatury sprawia, że stanowią one podstawę przemysłowej kontroli temperatury, znacząco wpływając na jakość produktów i wydajność procesów.

Kilka zalet pirometrii bezkontaktowej: -

• Rejestruje temperaturę w ułamkach sekundy.
• Wymaga mniej konserwacji, a tym samym ma dłuższą żywotność.
• Może być używana do pomiaru temperatury obiektów ruchomych.
• Ponieważ nie ma bezpośredniego kontaktu z obiektem pomiarowym, można mierzyć wysokie temperatury.
• Ponieważ jest to technika bezkontaktowa, nie powoduje mechanicznego uszkodzenia obiektu pomiarowego.

Zakres widmowy

(Zakres spektralny jest również określany jako „odpowiedź spektralna”).

Zakres spektralny termometru na podczerwień określa zakres długości fal, na które urządzenie jest czułe. Producenci mogą podawać ten zakres w różny sposób, ale powszechnie stosowanym podejściem jest podawanie długości fal, przy których odpowiedź urządzenia osiąga 50% swojej maksymalnej mocy wyjściowej, znanej jako pełna szerokość w połowie maksymalnej wartości (FWHM). 

• W przypadku pomiarów w niskich temperaturach najczęściej stosowanym zakresem spektralnym w zastosowaniach przemysłowych, naukowych, medycznych i komercyjnych jest zakres 8–14 µm. Zakres ten jest często określany jako szerokopasmowy zakres spektralny o długiej długości fali.
• W przypadku pomiarów w wysokich temperaturach powszechnie stosuje się pasma spektralne 1 µm i 1,6 µm. Są one zazwyczaj klasyfikowane jako wąskopasmowe zakresy spektralne o krótkiej długości fali.

Chociaż nie ma powszechnie przyjętej definicji terminów „szerokopasmowy” lub „wąskopasmowy”, w praktyce za wąskopasmowy zakres spektralny uważa się zazwyczaj zakres o szerokości poniżej 0,5 µm.

Wybór zakresu spektralnego ma kluczowe znaczenie, ponieważ determinuje on dokładność i przydatność pomiaru temperatury w zależności od zakresu temperatur i emisyjności materiału.

Dlaczego zakres spektralny jest istotny?

W większości zastosowań zakres spektralny jest precyzyjnie dobierany tak, aby pokrywał się z emisją podczerwieni z materiałów niebędących ciałami stałymi, takich jak szkło, cienkowarstwowe polimery lub gorące gazy spalinowe.

Na przykład podczas pomiaru temperatury gazu spalinowego w komorze spalania odczyt jest dokonywany przez kolumnę cząsteczek gazu, a nie przez konkretną powierzchnię lub część strumienia gazu.

Wybór odpowiedniego zakresu spektralnego ma również kluczowe znaczenie podczas pomiaru zmian emisyjności na powierzchniach metalowych. W przeciwieństwie do pomiaru gazów spalinowych, istnieje wiele zastosowań, w których kluczowe znaczenie ma widoczność przez gazy spalinowe, co wymaga innego zakresu spektralnego.