Tiêu chuẩn nguyên lý đo lường và ví dụ ứng dụng của nhiệt kế hồng ngoại
Có nhiều lợi ích khi sử dụng nhiệt kế hồng ngoại để đo nhiệt độ không tiếp xúc, từ các vật thể nhỏ hoặc khó tiếp cận đến các hóa chất ăn mòn và vật liệu bề mặt nhạy cảm. Bài viết này sẽ thảo luận về ưu điểm này và giải thích phạm vi ứng dụng để xác định lựa chọn chính xác nhiệt kế hồng ngoại. Do chuyển động của các nguyên tử và phân tử, mọi vật thể đều phát ra sóng điện từ và bước sóng hoặc dải quang phổ quan trọng nhất để đo nhiệt độ không tiếp xúc là từ 0.2 đến 2.0 μ M. các tia tự nhiên trong phạm vi này được gọi là bức xạ nhiệt hoặc bức xạ hồng ngoại.
Dụng cụ kiểm tra đo nhiệt độ bằng bức xạ hồng ngoại của vật đo được gọi là nhiệt kế bức xạ, nhiệt kế bức xạ hoặc nhiệt kế hồng ngoại theo tiêu chuẩn công nghiệp DIN16160 của Đức. Những tên này cũng áp dụng cho các dụng cụ đo nhiệt độ bằng cách sử dụng các tia màu nhìn thấy được phát ra từ vật thể đo, cũng như các dụng cụ đo nhiệt độ từ mật độ bức xạ quang phổ tương đối.
Ưu điểm của việc đo nhiệt độ bằng nhiệt kế hồng ngoại
Có nhiều ưu điểm khi đo nhiệt độ không tiếp xúc bằng cách nhận bức xạ hồng ngoại từ vật thể đo. Bằng cách này, các phép đo nhiệt độ có thể được thực hiện mà không gặp vấn đề gì đối với các vật thể khó tiếp cận hoặc di chuyển, chẳng hạn như vật liệu có hiệu suất truyền nhiệt kém hoặc công suất nhiệt rất nhỏ. Thời gian đáp ứng ngắn của nhiệt kế hồng ngoại có thể nhanh chóng đạt được sự điều chỉnh hiệu quả của mạch. Nhiệt kế không có các bộ phận dễ bị hao mòn nên không phát sinh chi phí liên tục như sử dụng nhiệt kế. Đặc biệt ở những vật thể được đo rất nhỏ, chẳng hạn như sử dụng phép đo tiếp xúc, độ dẫn nhiệt của vật thể sẽ dẫn đến sai số đo đáng kể. Không còn nghi ngờ gì nữa, nhiệt kế có thể được sử dụng ở đây cũng như cho các hóa chất ăn mòn hoặc các bề mặt nhạy cảm, chẳng hạn như trên sơn, giấy và rãnh nhựa. Bằng phép đo điều khiển từ xa, có thể tránh xa các khu vực nguy hiểm, khiến người vận hành không gặp nguy hiểm.
Nguyên lý và cấu tạo của nhiệt kế hồng ngoại
Tập trung tia hồng ngoại nhận được từ vật thể đo vào máy dò thông qua thấu kính và bộ lọc. Máy dò tạo ra tín hiệu dòng điện hoặc điện áp tỷ lệ thuận với nhiệt độ bằng cách tích hợp mật độ bức xạ của vật thể đo. Trong các thành phần điện được kết nối, tín hiệu nhiệt độ được tuyến tính hóa, vùng phát xạ được hiệu chỉnh và chuyển đổi thành tín hiệu đầu ra tiêu chuẩn.
Về nguyên tắc, có hai loại đầu báo nhiệt độ: đầu báo nhiệt độ cầm tay và đầu báo nhiệt độ cố định. Do đó, khi lựa chọn đầu báo nhiệt độ hồng ngoại phù hợp cho các điểm đo khác nhau, các đặc điểm sau sẽ là chính:
1. Máy chuẩn trực
Ống chuẩn trực có chức năng này và có thể nhìn thấy khối đo hoặc điểm được tham chiếu bởi nhiệt kế. Các khu vực rộng lớn của đối tượng được đo thường có thể không có ống chuẩn trực. Khi đo các vật thể nhỏ và khoảng cách xa, nên sử dụng ống ngắm ở dạng gương trong suốt có thang đo trên bảng điều khiển hoặc điểm trỏ laser.
2. Ống kính
Thấu kính xác định điểm đo của nhiệt kế. Đối với các vật thể lớn, nhiệt kế có tiêu cự cố định thường là đủ. Nhưng khi khoảng cách đo xa tiêu điểm thì hình ảnh rìa điểm đo sẽ không rõ nét. Vì lý do này, tốt hơn là sử dụng ống kính zoom. Trong phạm vi thu phóng nhất định, nhiệt kế có thể điều chỉnh khoảng cách đo. Nhiệt kế mới có thấu kính có thể thay thế với khả năng thu phóng, thấu kính gần và xa có thể được thay thế mà không cần hiệu chỉnh và kiểm tra lại.
3. Cảm biến, tức là máy thu quang phổ
Khi lựa chọn độ nhạy quang phổ, cũng cần xem xét đến dải phổ hấp thụ của hydro và carbon dioxide. Trong một phạm vi bước sóng nhất định, được gọi là “cửa sổ khí quyển”, H2 và CO2 gần như xuyên qua ánh sáng hồng ngoại. Do đó, độ nhạy của nhiệt kế đối với sự thay đổi ánh sáng phải nằm trong phạm vi này để loại trừ tác động của sự thay đổi nồng độ trong khí quyển. Khi đo màng mỏng hoặc thủy tinh, cũng cần xem xét các vật liệu không dễ bị xuyên qua trong một phạm vi bước sóng nhất định. Để tránh sai số đo do ánh sáng nền gây ra, người ta sử dụng các cảm biến thích hợp chỉ nhận nhiệt độ bề mặt. Kim loại có đặc tính vật lý này và độ phát xạ tăng khi bước sóng giảm. Dựa trên kinh nghiệm, việc đo nhiệt độ của kim loại thường chọn bước sóng đo ngắn hơn.
