Pirometry [ACSE]

Pierwsze urządzenie pozwalające na bezstykowy pomiar temperatury powstało podobno w Holandii już w 1731 roku. Mniej więcej pół wieku później, około 1783 roku, niejaki Josiaha Wedgwood zastosował coś, co umożliwiało mu z grubsza określić temperaturę wewnętrzną pieca przystosowanego do wypalania ceramiki. Jednak prawdziwa historia pirometru rozpoczęła się w roku 1800, kiedy to brytyjski fizyk, William Herschel, za pomocą termometru rtęciowego umieszczonego w widmie optycznym dokonuje pomiaru ilości energii cieplnej przenoszonej przez poszczególne kolory światła.

Bezdotykowy pomiar temperatury

Współczesne pirometry działają w oparciu o analizę promieniowania podczerwonego badanego ciała. Urządzenia te działają na zasadzie, że natężenie promieniowania jest tym większe, im wyższa jest temperatura przedmiotu, a także im intensywniejsze jest promieniowanie, tym większy ma ono zasięg.

Wszystkie ciała posiadające temperaturę wyższą niż zero bezwzględne (-273oC), generują promieniowanie cieplne. Jest to nic innego, jak energia w postaci promieniowania podczerwonego (zakres pasma promieniowania podczerwonego od 0,78 do 1000 µm).Pirometryokreślając odległość od przedmiotu do końca obszaru objętego promieniowaniem, mierzą jego temperaturę, podając wynik na wyświetlaczu. Maksymalna wielkość pomiaru pirometrów ma wartość 4 000 stopni Celsjusza. Wyższe wielkości temperaturowe, powyżej 600 stopni Celsjusza, mierzy pirometr optyczny.

Pirometry są najczęściej wyposażone w dwa rodzaje detektorów – termiczny oraz fotoelektryczny. Pierwszy z nich odpowiada za zamianę energii promieniowania na ciepło, natomiast drugi zmienia energię na sygnał elektryczny. Im wyższa jest temperatura mierzonego obszaru, tym należy stosować pirometry z detektorem na krótszą długość fali.

Cztery podstawowe rodzaje pirometrów (ze względu na mierzony zakres):
•    pirometry radiacyjne (pirometry całkowitego promieniowania) – mierzą całe widmo promieniowania od podczerwieni do nadfioletu
•    pirometry dwubarwowe – porównują natężenia promieniowania o dwóch długościach fali w zakresie temperatury
•    pirometry fotoelektryczne (pasmowe) –mierzą określone pasmo
•    pirometry monochromatyczne –zapewniają pomiar jednej długości fali

Dzisiejsze pirometry umożliwiają laserowy pomiar temperatury, a więc precyzyjne wskazanie punktu pomiaru. Pirometr laserowy może być wyposażony w celownik punktowy (pokazuje środek pola pomiarowego), dwupunktowy (wskazuje średnicę pola pomiaru) lub kształtowy (np. kropkowy, krzyżakowy).

Zastosowanie

Największym atutem pirometru, porównując go z tradycyjnym termometrem cieczowym czy termometrem oporowym lub termoparami, jest to, że działa on bezdotykowo. Jest on w stanie dokonać precyzyjnego pomiaru temperatury obiektu znajdującego się w piecu hutniczym, czy też chmury przemieszczającej się po niebie. Bezdotykowe możliwości pomiarowe pirometru zapewniają mu zatrudnienie w bardzo wielu branżach, poczynając od medycyny, poprzez sektor spożywczy czy budownictwo, na systemach klimatyzacyjnych i przemyśle ciężkim kończąc. Oczywiście, pirometr przemysłowy nie sprawdzi się jako urządzenie mierzące temperaturę ciała człowieka i odwrotnie. Jednak jest to na pewno urządzenie o o wiele szybszym działaniu od tradycyjnego termometru, które może również ratować ludzkie życie (np. pirometry w straży pożarnej wykrywają źródła ognia).