Berührungsloser Temperatursensor
Seine empfindlichen Komponenten kommen nicht mit dem Prüfobjekt in Kontakt, auch berührungslose Temperaturmessgeräte genannt. Mit diesem Instrument kann die Oberflächentemperatur von sich bewegenden Objekten, kleinen Zielen und Objekten mit geringer Wärmekapazität oder schneller Temperaturänderung (transient) sowie die Temperaturverteilung des Temperaturfelds gemessen werden.
Die am häufigsten verwendeten berührungslosen Thermometer werden Strahlungsthermometer genannt und basieren auf dem Grundgesetz der Schwarzkörperstrahlung. Die Strahlungsthermometrie umfasst die Helligkeitsmethode (siehe optisches Pyrometer), die Strahlungsmethode (siehe Strahlungspyrometer) und die kolorimetrische Methode (siehe kolorimetrisches Thermometer). Verschiedene Strahlungstemperaturmessmethoden können nur die entsprechende photometrische Temperatur, Strahlungstemperatur oder kolorimetrische Temperatur messen. Nur die für einen schwarzen Körper gemessene Temperatur (ein Objekt, das die gesamte Strahlung absorbiert, aber kein Licht reflektiert) ist die wahre Temperatur. Soll die wahre Temperatur des Objekts gemessen werden, muss der Emissionsgrad der Materialoberfläche korrigiert werden. Der Emissionsgrad der Materialoberfläche wird nicht nur durch Temperatur und Wellenlänge bestimmt, sondern hängt auch vom Oberflächenzustand, der Schicht und der Mikrostruktur ab, sodass eine genaue Messung schwierig ist. In der automatisierten Produktion ist es häufig erforderlich, Strahlungsthermometrie zu verwenden, um die Oberflächentemperatur bestimmter Objekte zu messen oder zu steuern, beispielsweise die Walztemperatur von Stahlbändern, Walzwalzentemperatur, Schmiedetemperatur und die Temperatur verschiedener geschmolzener Metalle in Schmelzöfen oder Tiegel in der Metallurgie. In diesen speziellen Fällen ist es ziemlich schwierig, den Emissionsgrad der Objektoberfläche zu messen. Zur automatischen Messung und Steuerung der Festkörperoberflächentemperatur kann ein zusätzlicher Reflektor verwendet werden, um zusammen mit der gemessenen Oberfläche einen Schwarzkörperhohlraum zu bilden. Durch die Einwirkung zusätzlicher Strahlung können die effektive Strahlung und der effektive Emissionskoeffizient der gemessenen Oberfläche erhöht werden. Durch Nutzung des effektiven Emissionskoeffizienten und Anpassung der gemessenen Temperatur über ein Instrument kann die tatsächliche Temperatur der gemessenen Oberfläche ermittelt werden. Der typischste Zusatzreflektor ist ein halbkugelförmiger Reflektor. Die diffuse Strahlung der gemessenen Oberfläche nahe der Kugelmitte kann durch den halbkugelförmigen Spiegel zur Oberfläche zurückreflektiert werden, wodurch zusätzliche Strahlung entsteht und dadurch der effektive Emissionskoeffizient verbessert wird. ε Ist der Emissionsgrad der Materialoberfläche, ρ Ist der Reflexionsgrad der Reflektor. Für die Strahlungsmessung der tatsächlichen Temperatur von Gasen und flüssigen Medien kann die Methode des Einführens eines Rohrs aus hitzebeständigem Material bis zu einer bestimmten Tiefe verwendet werden, um einen Hohlraum für einen schwarzen Körper zu bilden. Berechnen Sie den effektiven Emissionskoeffizienten des zylindrischen Hohlraums nach Erreichen des thermischen Gleichgewichts mit dem Medium durch Berechnung. Bei der automatischen Messung und Steuerung kann dieser Wert zur Korrektur der gemessenen Hohlraumbodentemperatur (dh der Mediumstemperatur) verwendet werden, um die tatsächliche Temperatur des Mediums zu erhalten.
Vorteile der berührungslosen Temperaturmessung: Die Obergrenze der Messung ist nicht durch den Temperaturwiderstand des Temperaturmesselements begrenzt, daher gibt es grundsätzlich keine Begrenzung der maximal messbaren Temperatur. Bei hohen Temperaturen über 1800 Grad kommen überwiegend berührungslose Temperaturmessmethoden zum Einsatz. Mit der Entwicklung der Infrarottechnologie wurde die Messung der Strahlungstemperatur schrittweise vom sichtbaren Licht auf Infrarot ausgeweitet und mit hoher Auflösung von unter 700 Grad auf Raumtemperatur übertragen.
