Mikä on pyrometri?

Sana pyrometri tulee kreikan sanoista pyros, joka tarkoittaa “tulta”, ja mittari tarkoittaa “mitata”. Pyrometri on laite, joka määrittää pintalämpötilan mittaamalla säteilylämpöä. Sitä käytetään yleensä tilanteissa, joissa mitattavaa pintaa ei voi koskea, koska se liikkuu tai on vaarallista tehdä niin. Yleisiä lajikkeita ovat infrapuna -pyrometri ja optinen pyrometri.

Ensimmäisen pyrometrin keksi 18 -luvun englantilainen keramiikka Josiah Wedgewood. Se käytti posliinin kutistumista kuumuudessa seuratakseen likimääräisiä lämpötiloja Wedgewood -uuneissa. Keramiikan polttaminen ja lämpötilan tarkkailu uuneissa on edelleen yksi pyrometrian ensisijaisista sovelluksista. Nykyaikaiset uunit käyttävät yleensä infrapuna -pyrometrejä, joita kutsutaan myös säteilypyrometreiksi, niiden lämpötilan seuraamiseen.

Infrapuna -pyrometrit käyttävät esineestä säteilevää infrapuna- ja näkyvää valoa lämmittämään lämpöparia, laitetta, joka luo sähkövirran, joka käyttää lämpötilamittaria. Polttoetäisyys-piste, jossa työkalulla on vähimmäispistekoko ja näkökenttä-kulma, jolla pyrometrin optiikka toimii, ovat erittäin tärkeitä infrapuna-pyrometrin oikean käytön kannalta. Laite määrittää keskimääräisen lämpötilan mitattavalle alueelle, joten jos mitattava kohde ei täytä pyrometrin näkökenttää, tapahtuu mittausvirhe.

Tarkat mittaukset edellyttävät myös pinnan emissiivisyyden oikeaa arviointia. Pinnasta tuleva infrapunavalo on itse asiassa kolmen tekijän summa: heijastavuus – muualta tulevan ja mitattavalta pinnalta heijastuneen säteilyn osuus; läpäisevyys – mitattavan kohteen takaa tulevan ja sen läpi kulkevan säteilyn osuus; emissiivisyys – mitatun pinnan todellisuudessa lähettämän infrapunasäteilyn osuus. Nämä kolme arvoa vaihtelevat nollan ja yhden välillä ja yhdessä ne ovat yksi. Infrapuna -pyrometrit toimivat parhaiten, jos emissiivisyys on lähellä yhtä, ja niitä on erittäin vaikea kalibroida heijastaville metalleille ja läpinäkyville pinnoille, joiden emissiokyky on 0.2 tai pienempi.

Toinen yleisesti käytetty lajike on optinen pyrometri. Everett F.Morse patentoi ensimmäisen kerran vuonna 1899, optinen pyrometri johtaa virran hehkulangan läpi, joka on kytketty lämpömittariin. Käyttäjä katsoo okulaarin läpi hehkulankaa ja mitattavaa pintaa. Kun hehkulangan läpi kulkeva virta vaihtelee, muuttuu myös hehkulangan lämpötila. Kun hehkulangan hehkulamppu vastaa pinnan hehkulamppua, lämpötila voidaan lukea mittarista. Useimmissa sovelluksissa optiset pyrometrit on korvattu infrapuna -pyrometreillä, jotka tarjoavat enemmän tarkkuutta laajemmalla lämpötila -alueella, mutta optiset pyrometrit ovat edelleen käytössä etenkin suhteellisen kuumien ja pienten esineiden, kuten hehkutuslamppujen, lämpötilan mittaamisessa.