مرکز دانش صنعت تاسیسات

pyrometer  وسیله ای برای اندازه گیری دمای متوسط اجسام بدون تماس با آن ها می باشد. که اساس کار آن بر مبنای انرژی ساطع شده از جسم می باشد.

وسایل غیر تماسی هنگامی به کار می رود که استفاه از یک نوع تماسی مثل ترموکوپل عملی نباشد.

 

 

 

موارد کاربرد پیرومتر:

1-      سطح های ظریف و باریک (delicate surface) مانند کاغذ و ورقه های پلاستیکی

2-      اجسامی که حرکت سریع دارند.

به علاوه برای اندازه گیری یک جسم با دمای بالا سنسورهای پیرومتر در دمای پائین هستند بر خلاف ترموکوپل که باید در تماس با جسم داغ باشد.

مزایای کارکرد تشعشعی پیرومتر:

1- اندازه گیری دما از طریق تشعشع روش مناسبی تحت شرایط بد محیط مثل ترکیبات شیمیایی قوی و یا فشار و دمای بالا می باشد.

چند مثال از موارد کاربرد پیرومتر:

1-      می توان دمای یک جسم را که تحت فشار موانع قوی الکتریکی مثل کوره های القا گرمایی می باشد را به راحتی با پیرومتر اندازه گرفت.

2-      اندازه گیری دمای یک کوه آتشفشان در حال انفجار

3-      فیبر نوری برای انتقال سیگنال در دمای بالا به کار می رود مانند درون یک مبدل کاتالیستی در اتومبیل.

سایز هدف: target size

سایز هدف می تواند خیلی بزرگ و یا در نهایت کوچکی باشد

برای مثال یک میکروسکوپ مادون قرمز توانایی متمرکز کردن روی یک سطح با قطری به کوچکی 0.003 in را دارد.

برای بیشتر کاربردها، رنج سایز target پیرومترهای مادون قرمز از 0.1 in در 2 in تا 2 in در 10 in می باشد.

 

1- پیرومترهای چشمی (optical or brightness pyrometer)

پیرومترهای چشمی کامل ترین وسیله برای اندازه گیری دمایی بالاتر از 200˚C می باشد.

فیلتر، اشعه های تابیده شده به سمت چشم را تا 0.65mm محدود می کند.

استفاده از فیلتر هنگامی که تغییرات شدت درخشندگی سطح فلزات با تغییرات دما در همان طول موج زیاد باشد بسیار مناسب است. صفحه جذب موجب همگرا شدن بیشتر اشعه ها شده و در نتیجه رنج تغییرات را تا 3000˚C افزایش می دهد.

 

2- پیرومترهای تشعشی (Wide band & selected- band pyrometer)

این پیرومترها که طبق قانون برلتزمن عمل می کند از عدسی، ترموپیل، دی تکتور، محفظه و لنزهایی برای مشاهده تشکیل شده اند.

عدسی ها امواج تابیده شده از هدف را روی یک دی تکتور کوچک متمرکز می کنند محفظه آدیاباتیک و بدون منفذ می باشد و شدیداً کنترل دمایی می شود تا بالاترین ثبات دمایی را داشته باشد.

یک دی تکتور حرارتی تشعشع را دریافت می کند و دمای هدف را از دمای خودش استنباط می کند.

RTD, Thermistor دی تکتورهای حرارتی هستند که Bolometer نامیده می شوند. آنالیز ساده شده ای برای پیرومتر با دی تکتور ترموپیلی:

T: دمای                C(T1-T2)= esT*4            target  

T1, T2 : دمای اولیه و ثانویه ترموپیل

C : ثابت   s : ثابت استفان بولتزمن         e : ضریب نشر کلی target

Pyroelectrics:

نوع دیگری از دی تکتورهای حرارتی پیروالکتریک ها می باشد.

چون خروجی الکتریکی به سرعت تغییر دما بیشتر از دمای خود دی تکتور بستگی دادر این نوع پیرومترها سرعت بالایی در جواب دهی دارند.

معایب پیرومتر:

1- یکی از عیب های پیرومترهای wide band خطایی است که ناشی از مقدار e می باشد چون e اغلب مواد ثابت نیستند با پهنای باند تغییر می کند بنابراین e به T بستگی دارد. اغلب پیرومترها شامل یک تنظیم کننده ها هستند که بازه اش از 1 تا 0.2 تغییر می کند.

پیچیدگی دیگری که در کار با پیرومتر وجود دارد، این است که انرژی ساطع شده از جسم سه قسمت می شود. جذب، عبور و بازتاب.

که r : ضریب بازتاب       =1-r-t e

T : ضریب عبور        e : ضریب نشر

مقدار e، r و t  ثابت نمی باشد.

مثلاًٌ  Sodea- lim glass  در مقابل تابش خورشید به صورت جسم شفاف عمل می کند ولی در مقابل اشعه مادون قرمز مانند جسم کدر عمل می کند.

بنابراین یک ماده می تواند به صورت جسم کدر و یا شفاف عمل کند که بستگی به طول موج تابیده شده دارد.