Sugárzáson, és infravörös sugárzáson alapuló hőmérséklet mérés. A sugárzáson alapuló hőmérsékletmérés (termográfia),azt a fizikai jelenséget használja fel, hogy az abszolút nulla K hőmérséklet (273,16 C 0 ) felett a testek elektromágneses hullámokat bocsátanak ki, így pl. rádióhullámokat, fényt, ill. hősugárzást. Az elektromágneses spektrum összetételét a táblázatban látjuk.
Hullámhossz 1000km 100km 10km 100m 10m 1m 10cm 1cm 1mm Hullámtartomány hanghullámok rádióhullámok mikrohullámok
100µm 10µm 1µm 100nm 10nm 1nm 0,1nm 0,001nm 0,0001nm 0,00001nm infravörös sugárzás( hősugárzás) látható fény ultraibolya sugárzás röntgensugárzás gammasugárzás
A méréstechnikában alkalmazott infravörös tartományok: 0,8µm..2µm ultrarövid-hullámú hősugárzás 2µm 6 µm rövidhullámú 6 µm..20 µm hősugárzás Ahhoz, hogy a test hőmérsékletére következtetni lehessen, a testhőmérséklet és a leadott sugárzás közötti összefüggést ismerni kell. Az ideális sugárzóra( abszolút feketetest) a Plank-féle sugárzási törvény:
A sugárzás intenzitása: c M = 1 W/cm 2 µ m λ c λ 5 exp 2 1 λt 16 2 c = 3,74*10 W* m 1 2 c = 1,44*10 K* m 2
A Stefan-Boltzmann törvény: M *T 4 λ =σ Ahol a Stefan-Bolzman állandó: σ= 5,67*10 W *m *K 8 2 4 Az ábrán látható, hogy a hőmérséklet növekedésével a sugárzás intenzitása nő, és a maximális intenzitásokhoz tartozó hullámhosszak balra, az egyre kisebb értékek felé tolódnak el.
A grafikon megmutatja a fekete test által, egy-egy adott hőmérsékleten kibocsátott hősugárzás intenzitását, valamint azt a hullámhosszat, amelyen a sugárzás intenzitása a legnagyobb. Ezt a jelenséget a Wien-féle eltolódási törvény írja le, amely a Planck -törvény differenciálásából vezethető le. λ = 2896 µ m*k max *T
A sugárzáson alapuló érintkezés nélküli hőmérsékletmérés eszközeit két nagy csoportba osztják: 1. Pirométerek - összsugárzást - részsugárzást mérő eszközök 2. Termoviziós mérések
Eltűnő szálas optikai pirométer Csak az emberi szem által látott sugarakat méri, a teljes tartomány korrekcióval határozható meg. A szál nincs izzítva hidegebb melegebb
A valódi testek sugárzási tulajdonsága eltér a fekete test modelltől. Ezt az eltérést az emissziós tényező (ε) fejezi ki, amely elsősorban az anyagtól, főleg a felületétől, a felületi érdességtől,valamint a hullámhossztól (azaz a test hőmérsékletétől) függ.ez az érték 0,5...0,9 között mozog, amelyet a méréseknél figyelembe kell venni. Sugárzásmérő beépített szűrővel. A λ>1µm sugarakat az indiumfoszfát szűrő átengedi, az ennél kisebbeket visszaveri. A hősugarak, a fényellenállások megváltoztatásával, U 1 ill. U 2 nagyságú feszültségeket hoznak létre. A feldolgozó elektronika segítségével a feszültséghez tartozó hőmérséklet meghatározható. Elvi felépítése az ábrán látható.
fényellenállások mérendő test U 1 U 2 tárgylencse üvegszál indiumfoszfát szűrő λ>1µm Sugárzásmérő, beépített szűrővel
Összsugárzó pirométer elvi felépítése Az összsugárzó pirométer érzékelője hőelem, ill. hőelem oszlop, a hőtartalom teljes spektrumát méri. blende tárgy tárgylencse szemlencse
Két NiCr-Ko pár hőelemmel hőelempárral ellátott ellátott összsugárzó összsugárzó pirométer pirométer NiCr Méréshatár:-40.3000 C 0 konstantán Pt lemez, 1,4.4mm átmérőjű, Pt korommal bevonva
Mátrixdetektoros összsugárzó pirométer Ilyen detektorok használatánál nincs szükség mechanikai kitérítő egységekre, ezért a kameramechanikailag egyszerűbb, kisebb méretű és könnyebb. tárgy objektív detektor
Termográfiai hőkamerák Hőmérsékletmérő kamerák Sötétbenlátó készülékek Szkenner IR képcső Nagyfelbontású letapogató 1970 Focal Plane Array Mátrixelrendezésű érzékelő Tűzoltóság 1940 Szkenner Katonai,nagy felbontású letapogató 1960 Focal Plane Array Mátrix elrendezésű érzékelő hűtött HotSpot felügyelet1994 hűtés nélkül Ipari hordozható 1998 hűtött Katonai beépített 1985 hűtés nélkül Katonai kézi kamera 1995
detektor függőleges eltérítő tükör lencsék forgó tükör tárgy mérésfelület Letapogató /szkenner/ hőkamera elvi sugármenete.
Lakóház hőtérképe
Lakószoba belső hőtérképe, láthatók a hőhidak.
Padlófűtés helyének feltérképezése