Infraröd termometer
En infraröd termometer är en termometer som härleder temperaturen från en del av den termiska strålningen som ibland kallas svartkroppsstrålning som sänds ut av objektet som mäts. De kallas ibland lasertermometrar eftersom en laser används för att hjälpa till att rikta termometern, eller beröringsfria termometrar eller temperaturpistoler , för att beskriva enhetens förmåga att mäta temperatur på avstånd. Genom att känna till mängden infraröd energi som sänds ut av objektet och dess emissivitet , kan objektets temperatur ofta bestämmas inom ett visst område av dess faktiska temperatur. Infraröda termometrar är en undergrupp av enheter som kallas "termometrar för termisk strålning".
Ibland, särskilt nära omgivningstemperaturer, kan avläsningar vara föremål för fel på grund av reflektion av strålning från en varmare kropp – även personen som håller i instrumentet [ citat behövs ] – snarare än utstrålade av objektet som mäts, och till en felaktigt antagen emissivitet .
Designen består huvudsakligen av en lins för att fokusera den infraröda värmestrålningen på en detektor , som omvandlar strålningseffekten till en elektrisk signal som kan visas i temperaturenheter efter att ha kompenserats för omgivningstemperaturen. Detta möjliggör temperaturmätning på avstånd utan kontakt med föremålet som ska mätas. En beröringsfri infraröd termometer är användbar för att mäta temperatur under omständigheter där termoelement eller andra sensorer av sondtyp inte kan användas eller inte producerar korrekta data av olika anledningar.
Exempel på användning
Några typiska omständigheter är när objektet som ska mätas rör sig; där föremålet är omgivet av ett elektromagnetiskt fält , som vid induktionsuppvärmning ; där föremålet är inneslutet i ett vakuum eller annan kontrollerad atmosfär; eller i applikationer där ett snabbt svar krävs, den exakta yttemperaturen önskas eller objekttemperaturen är över den rekommenderade användningspunkten för kontaktsensorer, eller kontakt med en sensor skulle förstöra objektet eller sensorn, eller introducera en betydande temperaturgradient på föremålets yta.
Infraröda termometrar kan användas för att tjäna en mängd olika temperaturövervakningsfunktioner. Några exempel som tillhandahålls inkluderar detektering av moln för fjärrstyrning av teleskop, kontroll av mekanisk eller elektrisk utrustning för temperatur och hotspots, mätning av temperaturen hos patienter på ett sjukhus utan att röra dem, kontroll av värmare eller ugnstemperatur, för kalibrering och kontroll, kontroll av hot spots. vid brandbekämpning, övervakning av material i processer som involverar uppvärmning eller kylning, och mätning av vulkaner. Vid tider av epidemier av sjukdomar som orsakar feber, såsom SARS-coronavirus och ebolavirussjukdom , har infraröda termometrar använts för att kontrollera ankommande resenärer för feber utan att orsaka skadliga överföringar bland de testade.
År 2020 när COVID-19-pandemin drabbade världen användes infraröda termometrar för att mäta människors temperatur och neka dem tillträde till potentiella överföringsplatser om de visade tecken på feber. Folkhälsomyndigheter som FDA i USA publicerade regler för att säkerställa noggrannhet och konsekvens bland de infraröda termometrarna.
Det finns många varianter av infraröda temperaturavkännande enheter, både för bärbar och handhållen användning och som fasta installationer.
Noggrannhet
Infraröda termometrar kännetecknas av specifikationer inklusive noggrannhet och vinkeltäckning. Enklare instrument kan ha ett mätfel på cirka ±2 °C eller ±4 °F. [ citat behövs ]
Avstånd-till-punkt-förhållandet (D:S) är förhållandet mellan avståndet till mätytan och diametern på temperaturmätområdet. Till exempel, om D:S-förhållandet är 12:1, är diametern på mätområdet en tolftedel av avståndet till objektet. En termometer med ett högre förhållande mellan D och S kan känna av en mer specifik, smalare yta på ett större avstånd än en med ett lägre förhållande. En 12:1-klassad enhet kan känna av en 1-tums cirkel på ett avstånd av en fot, medan en 10:1-enhet uppnår samma 1-tums cirkel vid 10 tum och en bredare, mindre specifik cirkel på 1,2 tum vid ett avstånd på 12 tum. [ citat behövs ]
Det ideala målområdet bör vara minst dubbelt så stort som platsen på det avståndet, med mindre områden i förhållande till avståndet som resulterar i mindre exakta mätningar. [ citat behövs ] En infraröd termometer bör inte placeras för nära sitt mål, eftersom denna närhet kan orsaka värme att byggas upp i termometerns hölje och skada sensorn. Mätfel minskar i allmänhet bara med för långt avstånd på grund av effekterna av reflektivitet och inkluderandet av andra värmekällor inom sensorns synfält.
Enligt Stefan-Boltzmann-lagen är strålningseffekten proportionell mot temperaturens fjärde potens, så när mätytan har både varma och kalla områden kan den indikerade temperaturen vara högre än den faktiska medeltemperaturen och närmare medelvärdet för fjärde potensen genomsnitt.
De flesta ytor har hög emissivitet (över 0,9 för de flesta biologiska ytor) [ citat behövs ] , och de flesta IR-termometrar förlitar sig på detta förenklade antagande; reflekterande ytor har dock lägre emissivitet än icke-reflekterande ytor. [ citat behövs ] Vissa sensorer har en justerbar emissivitetsinställning, som kan ställas in för att mäta temperaturen på reflekterande och icke-reflekterande ytor. En icke-justerbar termometer kan användas för att mäta temperaturen på en reflekterande yta genom att applicera en icke-reflekterande färg eller tejp, med viss förlust av noggrannhet. [ citat behövs ]
En sensor med justerbar emissivitetsinställning kan också användas för att kalibrera sensorn för en given yta eller för att mäta emissiviteten hos en yta. När temperaturen på en yta är exakt känd (t.ex. genom att mäta med en kontakttermometer), kan sensorns emissivitetsinställning justeras tills temperaturmätningen med IR-metoden matchar den uppmätta temperaturen med kontaktmetoden; emissivitetsinställningen kommer att indikera ytans emissivitet, vilket kan tas med i beräkningen för senare mätningar av liknande ytor (endast).
Infraröd pyrometer
Den vanligaste infraröda termometern är spot infrared pyrometer eller infrared pyrometer , som mäter temperaturen vid en plats på en yta (faktiskt en relativt liten yta som bestäms av D:S-förhållandet). Dessa projicerar vanligtvis en synlig röd prick på mitten av det område som mäts som identifierar punkten som mäts, men spelar ingen roll i mätningen. Den faktiska vinkelarean som mäts varierar mellan instrumenten och är inte begränsad till den synliga punkten.
Relaterad utrustning, även om det inte är termometrar, inkluderar infraröda skanningssystem och infraröda värmekameror. Infraröda skanningssystem skannar ett större område, vanligtvis genom att använda vad som i huvudsak är en punkttermometer riktad mot en roterande spegel. Dessa anordningar används i stor utsträckning vid tillverkning som involverar transportörer eller "bana"-processer, såsom stora glas- eller metallskivor som lämnar en ugn, tyg och papper, eller kontinuerliga högar av material längs ett transportband. Infraröda värmekameror eller infraröda kameror är i huvudsak termometrar för infraröd strålning som mäter temperaturen på många punkter över ett relativt stort område för att generera en tvådimensionell bild, kallad termogram, där varje pixel representerar en temperatur. Denna teknik är mer processor- och mjukvaruintensiv än spot- eller skanningstermometrar och används för att övervaka stora ytor. Typiska applikationer inkluderar perimeterövervakning som används av militär eller säkerhetspersonal, inspektion/processkvalitetsövervakning av tillverkningsprocesser och utrustning eller slutna utrymmen varm- eller kallplatsövervakning för säkerhets- och effektivitetsunderhåll.
En fotografisk kamera som använder infraröd film och lämplig lins etc. kallas även "infraröd kamera". Detta fångar bara det nära-infraröda och är inte känsligt för värmestrålning från rumstemperaturföremål.
Galleri
En tidig modell av Thermofocus IR-termometern
En medicinsk IR-termometer som används, med ljuset som indikerar det uppmätta området.
En industriell IR-termometer med integrerad temperatursond
Träning med medicinsk IR-termometer
Exempel medicinsk IR termometer
Exempel medicinsk IR termometer
Exempel medicinsk IR termometer
.jpg)
Se även
- ASTM underkommitté E20.02 för strålningstermometri
- Bolometer
- Pyrometer
- Sakuma–Hattori ekvation
- Termografisk kamera
- Termografi