ano ang sinusukat ng pyrometer

Sinusukat ng pyrometer ang temperatura—partikular ang temperatura ng mga bagay at ibabaw nang hindi nangangailangan ng anumang pisikal na kontak. Hindi tulad ng mga nakasanayang thermometer na dapat hawakan kung ano ang kanilang sinusukat, nade-detect ng mga pyrometer ang thermal radiation na ibinubuga ng isang target at kino-convert ang signal na iyon sa pagbabasa ng temperatura. Ang kakayahan na ito na hindi makipag-ugnayan ay ginagawa silang kailangang-kailangan sa mga kapaligiran kung saan imposible, hindi praktikal, o mapanganib ang direktang pagsukat, tulad ng mga hurno sa loob, sa gumagalaw na makinarya, o sa tinunaw na metal.

Ang Pangunahing Prinsipyo: Ang Talagang Nakikita ng Pyrometer

Ang bawat bagay sa itaas ng absolute zero (−273.15°C) ay naglalabas ng electromagnetic radiation bilang isang function ng temperatura nito. Habang umiinit ang isang bagay, naglalabas ito ng mas maraming radiation at sa mas maiikling wavelength—ito ang dahilan kung bakit ang isang piraso ng bakal ay kumikinang na mapurol na pula, pagkatapos ay maliwanag na orange, pagkatapos ay halos puti habang unti-unti itong pinainit. Kinukuha ng pyrometer ang ibinubuga na radiation na ito, karaniwang nasa infrared o nakikitang spectrum, at ginagamit ito upang kalkulahin ang temperatura sa ibabaw ng target.

Ang pinagbabatayan ng pisika ay pinamamahalaan ng batas ni Planck at ng batas ng Stefan-Boltzmann, na naglalarawan ng tiyak na kaugnayan sa pagitan ng temperatura at ng intensity at wavelength ng ibinubuga na radiation. Inilalapat ng sensor at electronics ng pyrometer ang mga prinsipyong ito sa real time upang i-convert ang isang pagsukat ng radiation sa isang halaga ng temperatura na ipinapakita sa operator.

Mga Uri ng Pyrometer at Ano ang Sinusukat ng Bawat

Optical Pyrometer (Brightness Pyrometer)

Sinusukat ng mga optical pyrometer ang temperatura sa pamamagitan ng paghahambing ng nakikitang liwanag na ibinubuga ng isang mainit na bagay sa isang naka-calibrate na panloob na sanggunian—karaniwang isang pinainit na filament. Inaayos ng operator ang kasalukuyang filament hanggang sa mawala ang filament laban sa kumikinang na target, na nagpapahiwatig ng tugma ng liwanag. Sa puntong iyon, ang temperatura ng filament—at samakatuwid ang target na temperatura—ay binabasa mula sa isang naka-calibrate na sukat.

Ang mga optical pyrometer ay pinakamabisa sa hanay na humigit-kumulang 700°C hanggang mahigit 3,000°C, na sumasaklaw sa mga aplikasyon gaya ng paggawa ng bakal at salamin, mga ceramic kiln, at pananaliksik sa mga materyales na may mataas na temperatura. Sinusukat nila ang temperatura batay sa ibinubuga na nakikitang radiation at higit sa lahat ay mga manu-manong instrumento, kahit na ang mga modernong bersyon ay nagsasama ng mga electronic detector upang i-automate ang proseso ng pagtutugma.

Infrared Pyrometer (Mga Radiation Thermometer)

Ang mga infrared pyrometer ay ang pinakakaraniwang ginagamit na uri ngayon. Sinusukat nila ang infrared radiation na ibinubuga ng isang ibabaw sa isang tinukoy na wavelength band at kino-convert ito sa isang pagbabasa ng temperatura sa elektronikong paraan. Gumagana ang mga ito sa isang napakalaking hanay—mula sa mas mababa sa pagyeyelo (ang ilang mga modelo ay sumusukat mula −50°C) hanggang ilang libong degrees Celsius—na ginagawa itong versatile sa halos lahat ng industriya.

Ang mga handheld infrared pyrometer ay pamilyar na mga tool sa pagpapanatili, HVAC, kaligtasan sa pagkain, at inspeksyon ng kuryente. Ang mga nakapirming o pag-scan ng mga infrared na pyrometer ay isinama sa mga pang-industriyang linya ng produksyon upang patuloy na subaybayan ang mga temperatura sa mga gumagalaw na produkto gaya ng sheet metal, papel, salamin, at plastik.

Ratio Pyrometer (Two-Colour Pyrometers)

Sinusukat ng ratio pyrometer ang radiation sa dalawang magkaibang wavelength at kalkulahin ang ratio sa pagitan ng mga ito upang matukoy ang temperatura. Dahil ang ratio ay higit na independiyente sa kabuuang dami ng radiation na natanggap, ang mga instrumentong ito ay hindi gaanong sensitibo sa alikabok, usok, singaw, o bahagyang obstruction ng target—mga kundisyon na nagpapababa sa katumpakan ng mga single-wavelength na pyrometer.

Ang mga ratio ng pyrometer ay partikular na mahalaga sa malupit na pang-industriya na kapaligiran tulad ng mga pandayan, mga tindahan ng forge, at mga tapahan ng semento, kung saan ang landas ng pagsukat ay bihirang malinis. Mabisang sinusukat nila ang temperatura kahit na isang bahagi lamang ng target ang nakikita sa loob ng field of view ng instrumento.

Naglalaho na Filament Pyrometers

Isang partikular na anyo ng optical pyrometer, ang nawawalang uri ng filament ay inihahambing ang liwanag ng isang filament ng maliwanag na lampara sa glow ng target. Kapag ang filament current ay naayos upang tumugma sa liwanag ng target, ang filament ay biswal na sumasama sa background at lumilitaw na maglalaho. Ang null-matching technique na ito ay nagbibigay ng mataas na katumpakan at dati ay ang reference na pamantayan para sa pagsukat ng mataas na temperatura bago naging nangingibabaw ang mga elektronikong instrumento.

Ang Papel ng Emissivity sa Mga Pagsukat ng Pyrometer

Ang emissivity ay isa sa pinakamahalaga—at pinakamadalas na hindi maintindihan—na salik sa pagsukat ng pyrometer. Inilalarawan nito kung gaano kahusay ang isang ibabaw na naglalabas ng thermal radiation kumpara sa isang perpektong theoretical emitter na kilala bilang isang blackbody, na may emissivity na 1.0. Ang mga tunay na materyales ay may emissivities sa pagitan ng 0 at 1, at ang halagang ito ay nag-iiba sa materyal, surface finish, at maging sa temperatura.

Ang isang pinakintab na ibabaw ng aluminyo ay maaaring magkaroon ng emissivity na humigit-kumulang 0.05, ibig sabihin, ito ay naglalabas lamang ng 5% ng radiation na gagawin ng perpektong blackbody sa parehong temperatura. Ang isang walang glazed na ceramic na ibabaw ay maaaring malapit sa 0.95. Kung ang isang pyrometer ay nakatakda sa maling halaga ng emissivity, ang pagbabasa ng temperatura ay maaaring may malaking pagkakamali—minsan sa daan-daang degree.

Karamihan sa mga modernong infrared pyrometer ay nagpapahintulot sa operator na ayusin ang setting ng emissivity upang tumugma sa target na materyal. Ang tumpak na pagsukat ay nakasalalay sa pag-alam sa emissivity ng ibabaw na sinusukat, na maaaring matagpuan sa na-publish na mga reference table o tinutukoy sa eksperimentong paggamit ng contact thermometer para sa paghahambing. Ang mga ratio ng pyrometer ay bahagyang umiiwas sa problemang ito sa pamamagitan ng pag-asa sa ratio ng dalawang wavelength sa halip na ganap na intensity, na ginagawang hindi gaanong sensitibo ang mga ito sa kawalan ng katiyakan ng emissivity.

Mga Saklaw ng Temperatura na Maaaring Sukatin ng mga Pyrometer

Ang isa sa mga pangunahing bentahe ng mga pyrometer sa mga contact thermometer ay ang kanilang kakayahang sumukat sa napakalawak na saklaw ng temperatura. Karaniwang sinasaklaw ng mga pang-industriyang infrared pyrometer ang mga saklaw gaya ng 0°C hanggang 1,000°C o −50°C hanggang 500°C depende sa modelo. Ang mga dalubhasang pyrometer na may mataas na temperatura na idinisenyo para sa mga industriya ng bakal, salamin, at ceramics ay regular na sumusukat ng hanggang 2,000°C o higit pa. Sa pinakadulo, ang mga optical pyrometer na ginagamit sa pananaliksik at mga application sa pagtatanggol ay maaaring sumukat ng mga temperatura na higit sa 3,000°C—na higit pa sa kakayahan ng anumang thermocouple o resistance thermometer.

Sa ibabang dulo ng spectrum, ang mga napakasensitibong infrared detector ay nagbibigay-daan sa ilang pyrometer na sukatin ang mga temperatura na malapit sa ambient o kahit sub-zero, na kapaki-pakinabang sa pagsubaybay sa pagpapalamig ng pagkain, pamamahala ng cold chain ng parmasyutiko, at pag-audit ng enerhiya ng gusali.

Mga Aplikasyon sa Industriya: Ano ang Sinusukat ng mga Pyrometer sa Practice

Produksyon at Pagproseso ng Metal

Ang mga pyrometer ay mga pangunahing kasangkapan sa paggawa ng bakal, pagtunaw ng aluminyo, at pagpapanday ng metal. Sinusukat nila ang temperatura ng tinunaw na metal sa mga furnace at ladle, ang temperatura sa ibabaw ng mga billet at slab habang dumadaan sila sa mga rolling mill, at ang temperatura ng mga natapos na produkto sa panahon ng heat treatment at annealing. Ang tumpak na kontrol sa temperatura sa bawat yugto ay direktang tumutukoy sa mga katangian ng metalurhiko ng panghuling produkto.

Paggawa ng Salamin

Dapat mapanatili ang salamin sa loob ng tumpak na mga bintana ng temperatura sa panahon ng pagbubuo, pagsusubo, at pag-temper. Sinusukat ng mga pyrometer ang temperatura ng tunaw na salamin sa hurno, ang glass ribbon sa float line, at ang mga glass sheet habang dumadaan ang mga ito sa annealing lehr. Ang pagsukat ng contact ay hindi posible sa tinunaw o gumagalaw na salamin, na ginagawang non-contact pyrometry ang tanging magagamit na teknolohiya para sa mga sukat na ito.

Mga keramika at tapahan

Ang mga palayok, porselana, refractory brick, at mga advanced na teknikal na ceramics ay pinaputok lahat sa mga hurno sa temperatura na maaaring lumampas sa 1,600°C. Sinusukat ng mga pyrometer ang temperatura sa loob ng tapahan at ang temperatura ng mismong paninda sa buong ikot ng pagpapaputok, na nagbibigay-daan sa mga operator na matiyak ang pare-parehong pag-init at maiwasan ang thermal shock o underfiring.

Mga Plastic at Pagproseso ng Goma

Ang pag-extrusion, injection molding, at calendering ng mga plastik at goma ay nangangailangan ng tumpak na pagsukat ng temperatura sa ibabaw upang matiyak ang kalidad ng produkto at maiwasan ang pagkasira. Ang mga infrared pyrometer ay sumusukat sa temperatura ng materyal habang lumalabas ito at nahuhulog o habang gumagalaw ito sa mga conveyor system, na nagbibigay ng real-time na feedback para sa kontrol ng proseso.

Pagpapanatili ng Elektrisidad at Mekanikal

Ang mga handheld infrared pyrometer ay karaniwang kagamitan para sa mga electrical inspector at maintenance engineer. Sinusukat nila ang temperatura sa ibabaw ng switchgear, transformer, motors, bearings, at cable joints upang matukoy ang mga hot spot na nagpapahiwatig ng bagsak na insulation, overloaded na konduktor, o hindi sapat na lubrication—lahat bago mangyari ang pagkabigo.

Kaligtasan sa Pagkain at HVAC

Sa produksyon ng pagkain at pagtutustos ng pagkain, sinusukat ng mga pyrometer ang temperatura sa ibabaw ng mga niluto at pinalamig na produkto upang i-verify ang pagsunod sa kaligtasan ng pagkain nang hindi nakontamina ang produkto. Sa mga serbisyo ng gusali, sinusukat nila ang temperatura ng mga ibabaw ng tubo, radiator, air duct, at insulation para masuri ang performance ng heating system at matukoy ang pagkawala ng init.

Mga Bentahe ng Pyrometer Kumpara sa Contact Thermometers

Ang katangiang hindi nakikipag-ugnayan ng pyrometry ay nagbibigay ng ilang praktikal na mga pakinabang higit pa sa pag-iwas sa mga pisikal na panganib. Maaaring sukatin ng mga pyrometer ang mga gumagalaw na target na hindi maaaring sundin ng isang thermocouple, sukatin ang napakaliit na mga target nang hindi sumisipsip ng init mula sa mga ito, at tumugon halos kaagad sa mga pagbabago sa temperatura—ang mga oras ng pagtugon na millisecond ay karaniwan, kumpara sa mga segundo para sa mga thermocouples na naka-embed sa isang materyal.

Tinatanggal din ng mga pyrometer ang panganib na makontamina ang mga sensitibong materyales gamit ang probe contact, na kritikal sa paggawa ng semiconductor, pagpoproseso ng parmasyutiko, at produksyon ng pagkain. Hindi sila nangangailangan ng mga consumable na tip sa probe o mga tubo ng proteksyon, na binabawasan ang patuloy na mga gastos sa pagpapanatili sa mga kapaligiran ng produksyon na may mataas na dami.

Mga Limitasyon sa Pag-unawa

Sa kabila ng kanilang versatility, ang mga pyrometer ay may mahahalagang limitasyon. Sinusukat lamang nila ang temperatura sa ibabaw—hindi nila matukoy ang panloob na temperatura ng isang bagay. Sa mga application kung saan ang mga gradient ng temperatura sa pamamagitan ng kapal ay makabuluhan, tulad ng sa mga forging o casting ng thick-section, maaaring kailanganin pa rin ang mga karagdagang paraan ng pagsukat ng contact.

Ang katumpakan ng pagsukat ay lubos na nakadepende sa tamang mga setting ng emissivity, isang malinis na optical path, at isang naaangkop na laki ng target na nauugnay sa field ng view ng instrumento. Kung ang target ay mas maliit kaysa sa lugar ng pagsukat, kontaminado ng background radiation ang pagbabasa. Sa mga kapaligiran na may mabigat na particulate contamination, singaw, o intervening na salamin, ang signal ng radiation ay pinahina at ang single-wavelength na pyrometer ay hindi magbabasa ng tunay na temperatura.

Buod

Sinusukat ng pyrometer ang temperatura ng mga bagay at ibabaw sa pamamagitan ng pag-detect ng kanilang ibinubuga na thermal radiation nang walang anumang pisikal na kontak. Depende sa uri—optical, infrared, o ratio—masusukat ng mga pyrometer ang mga temperatura mula sub-zero hanggang mahigit 3,000°C sa isang malawak na hanay ng mga pang-industriya, siyentipiko, at mga aplikasyon sa pagpapanatili. Ang katumpakan ng mga ito ay nakasalalay sa mga tamang setting ng emissivity at isang malinaw na linya ng paningin sa target, ngunit sa loob ng mga parameter na iyon sila ay mga instrumento na may natatanging kakayahan para sa anumang sitwasyon kung saan ang contact thermometry ay hindi praktikal, imposible, o hindi ligtas.