¿Cómo se organizan y funcionan los termómetros sin contacto?

Los termómetros o pirómetros sin contacto son hoy dispositivos convenientes para la medición remota de temperatura de varios objetos, líquidos o sólidos. Son ampliamente utilizados en la industria de la energía para el control operativo de la temperatura de áreas importantes, en la industria de la energía eléctrica para garantizar la seguridad contra incendios, en condiciones de laboratorio, en empresas, en la construcción para calcular las pérdidas de calor, en la vida cotidiana, en los sistemas de seguridad y mucho más.

El primer dispositivo de este tipo fue inventado en 1731 por el físico holandés Peter van Mushenbrook, y las mediciones se hicieron visualmente, fue posible juzgar la temperatura de un cuerpo al rojo vivo. Pero los tipos modernos de pirómetros han ampliado enormemente su campo de aplicación, e incluso se puede medir una temperatura cercana a cero grados centígrados y abajo. Sin embargo, el principio se ha mantenido generalmente igual: se mide el poder de la radiación térmica que emana del objeto, y de esto se extrae una conclusión sobre su temperatura. Las mediciones se llevan a cabo en el rango espectral infrarrojo y visible.

En 1967, la compañía estadounidense Wahl introdujo el primer pirómetro portátil, ya que fue en los años 60 cuando se hicieron los descubrimientos científicos más importantes, que sentaron las bases para el desarrollo del desarrollo de pirómetros industriales con características suficientemente altas con pequeñas dimensiones. El principio basado en la construcción de paralelos comparativos, utilizando un receptor infrarrojo capaz de determinar la cantidad de energía térmica emitida por el objeto, ha ampliado significativamente el rango de mediciones de temperatura para cuerpos líquidos y sólidos.

Por el momento, los pirómetros son muy populares y se utilizan ampliamente para la medición sin contacto a una distancia de la temperatura de los objetos en la vida cotidiana, en el sector de la vivienda y los servicios públicos, en las empresas, donde se requiere el control de la temperatura de varios procesos en las etapas de producción y durante la operación de muchos dispositivos. Los pirómetros permiten medir de manera segura la temperatura incluso de un cuerpo caliente, sin la necesidad de contactarlo físicamente.

Los pirómetros son ópticos, de radiación y de color. Los primeros permiten una comparación visual del color del cuerpo calentado con el color del hilo de referencia, y así determinan su temperatura. La radiación recalcula el poder de la radiación térmica y puede medir un rango bastante amplio de temperaturas. El color compara la radiación térmica del objeto en varios espectros, y luego calcula su temperatura, tales pirómetros también tienen una amplia gama de mediciones.

Todos los pirómetros también se pueden dividir en baja temperatura y alta temperatura. Las temperaturas bajas incluso le permiten medir temperaturas bajo cero, y las temperaturas altas tienen un límite superior alto de medición.

Según el tipo de ejecución, los pirómetros difieren en portátiles y estacionarios. Estos últimos se utilizan en grandes empresas industriales para un control muy preciso y continuo del proceso tecnológico, por ejemplo, en la producción de plásticos y metales fundidos. Los pirómetros portátiles son populares en la vida cotidiana y, como termómetros portátiles en diversas industrias, presentan claramente la información sobre la temperatura en la pantalla en forma de texto o gráfico.

El dispositivo y el funcionamiento de un pirómetro infrarrojo moderno se pueden describir de la siguiente manera. El rayo de calor recibido por el dispositivo es enfocado por el sistema óptico, y luego cae sobre sensor de temperatura (este es el transductor pirométrico primario), se obtiene una señal eléctrica a la salida del transductor pirométrico, cuyo valor es proporcional al valor de temperatura del objeto en estudio. La señal recibida del sensor luego pasa a través del transductor electrónico (este es un transductor pirométrico secundario), ingresa al dispositivo de medición y cálculo y se procesa en él. El resultado del cálculo se muestra en la pantalla, en los modelos más populares, en forma de números.

Entonces, para obtener el valor exacto de la temperatura de la superficie del objeto estudiado, el usuario solo necesita encender el dispositivo, apuntarlo al objeto estudiado y presionar el botón de inicio. El resultado de la medición se mostrará en la pantalla en forma de números o gráficamente en forma de una imagen multicolor, donde las áreas de temperaturas bajas, medias y altas se resaltarán espectralmente en diferentes colores.

Principales características técnicas de los pirómetros:

• resolución óptica (modelos con una resolución de 2: 1 a 600: 1 están disponibles);

• rango de temperatura medido (máximo - de -50 ° C a + 4000 ° C);

• resolución de medición: los valores típicos son 0.1 ° C o 1 ° C;

• precisión de medición (± 1.5% se considera óptimo);

• velocidad (los pirómetros modernos no requieren más de 1 segundo);

• emisividad: puede ser personalizado o fijo;

• Método de orientación: designador láser u orientación óptica.

Los parámetros más importantes de los pirómetros son establecer el grado de negrura del objeto y la resolución óptica (indicador de la vista) del dispositivo. La resolución óptica del pirómetro se caracteriza por la relación entre la distancia del pirómetro a la superficie del cuerpo y el diámetro de un punto redondo en la superficie del cuerpo (el área de medición precisa de la temperatura está limitada por este punto), cuya temperatura se mide.

Entonces, si se requieren mediciones de temperatura desde una distancia corta, se usa un pirómetro con una resolución pequeña, por ejemplo, 4: 1, y si las mediciones se planifican desde varios metros, la resolución debe ser mayor para que los objetos extraños no caigan en el campo de visión del dispositivo. A menudo, los pirómetros están equipados con un designador de objetivo láser para apuntar con mayor precisión el instrumento al objeto en estudio.

El grado de negrura o emisividad del material caracteriza la reflectividad del material en sí, cuya temperatura se mide de forma remota mediante un pirómetro. Para un termómetro infrarrojo, que son los pirómetros populares hoy en día, este indicador es extremadamente importante. Determina la relación entre la energía emitida por la superficie investigada y la energía emitida por un cuerpo completamente negro a la misma temperatura, y el valor de este parámetro se encuentra en el rango de 0 a 1. Por lo tanto, el acero oxidado tiene una negrura de 0.85 y pulido - 0.075.

En muchos sitios de comercio en línea, y en tiendas de electrónica, los pirómetros portátiles orientados al láser están ampliamente representados hoy en día, que son perfectos para las necesidades del hogar, así como pirómetros médicos especiales para reemplazar los termómetros de mercurio. Para fines industriales, se utilizan pirómetros más precisos y más caros, que tienen, entre otras cosas, medios auxiliares para transmitir información y la capacidad de conectarse a una computadora y dispositivos especiales.

Ver también: Sensores de temperatura - termistores