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Influenze ottiche sulle misure senza contatto di temperatura

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Le misure senza contatto della temperatura sono basate su una procedura di misurazione ottica. In questo contesto, nelle proprietà ottiche di un pirometro avere una grande ed influenza spesso sottovalutata sull'accuratezza di misurazione.

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Le misure senza contatto della temperatura sono basate su una procedura di misurazione ottica. In questo contesto, nelle proprietà ottiche di un pirometro avere una grande ed influenza spesso sottovalutata sull'accuratezza di misurazione.

Spesso soltanto gli errori elettrici specificati nella scheda di dati sono confrontati quando controlla l'incertezza di misura. Tuttavia, semplice o selezionato impropriamente o ha regolato in modo errato i sistemi di lente può causare gli errori di misurazione molto gravi. Il seguente rapporto spiega i principi e gli effetti di aberrazioni ottiche e le specifiche dei parametri ottici dei pirometri. Questa carta spiegherà come gli utenti possono stessi controllare la qualità del sistema di lente del pirometro.

Aberrazioni ottiche

Aberrazione sferica (errore d'apertura)

I raggi luminosi di luce incidente vicino al bordo di una lente sono rifranti ad una più breve distanza che i raggi luminosi di luce incidente vicino al centro. Il risultato è un'immagine leggermente vaga. L'aberrazione sferica in sistemi ottici che consistono di parecchie lenti può essere ridotta adeguatamente combinando le superfici multiple della lente.

Aberrazione cromatica (longitudinale-cromatico-aberrazione)

La distanza focale di una lente inoltre dipende dalla lunghezza d'onda. La luce o la radiazione delle lunghezze d'onda differenti è messa a fuoco ai punti differenti. L'immagine di un oggetto poi compare con colorato

anelli intorno all'immagine. L'aberrazione cromatica può in gran parte essere ridotta usando i sistemi ottici che hanno una correzione integrata per due lunghezze d'onda (achromat) o tre lunghezze d'onda (apochromat) (fig. 2). Il materiale delle lenti è selezionato a reciprocamente compensa le aberrazioni cromatiche della lente a due o tre lunghezze d'onda.

Specificazione ottica dei pirometri

La dimensione di punto dell'obiettivo per una determinata distanza o il rapporto di distanza, cioè il rapporto della distanza di misurazione al diametro dell'area di misura, è indicato per specificare il sistema ottico.

La dimensione di punto dell'obiettivo dei pirometri si riferisce ad una percentuale fissa dell'energia massima che può essere ricevuta in un mezzo-space.100% corrisponde ad un oggetto infinitamente grande dell'obiettivo. L'obiettivo

la dimensione di punto si riferisce tipicamente a 90, a 95 o a 98% dell'energia rilevabile massima (fig. 3).

Gli aumenti di area di misura quando la proporzione di radiazione si riferisce a 95% invece di 90%. Di conseguenza, i dati per la dimensione dell'area di misura possono essere confrontati soltanto quando si riferiscono

alla stessa percentuale. Alcuni produttori non indicano che la quantità di radiazione in percento o essi definisce soltanto una percentuale più bassa. In tal modo, simulano un'area molto piccola di misura in loro schede di dati, essendo ben consapevoli che un'altra definizione provocherebbe un valore significativamente più alto. Inoltre. Alcuni produttori specificano la dimensione dell'area di misura senza considerare le tolleranze della lente.

Effetti degli errori ottici

I pirometri sono distinti da un sistema ottico focusable o da un sistema del fuoco fisso. Soltanto la distanza focale di regolato fornisce correttamente un'immagine tagliente dell'area di misura. Una distribuzione omogenea della radiazione infrarossa sul sensore non sarà garantita più quando il pirometro è

usato fuori della sua gamma focale (fig. 4).

La radiazione ha ricevuto attraverso l'area di misura poi diversamente è individuata. Le variazioni della temperatura hanno un più forte effetto nel centro che al bordo dell'area di misura.

Ciò colpisce in particolare la calibratura del pirometro davanti «ad un corpo nero». L'apertura della fornace deve essere parecchie volte più grande dell'area di misura del pirometro.

I dispositivi con i sistemi di lente di di base-qualità e una grande area di misura devono usare un corpo estremamente su grande scala di radiazione come fonte di calibratura per ridurre gli errori di misurazione che possono sorgere durante la calibratura. Ciò è una delle fonti fondamentali e di incertezza di misura piuttosto alta di dispositivi a basso costo e scarsa qualità.

Un adeguamento focale sbagliato può condurre agli errori di misurazione seri particolarmente con i piccoli oggetti che sono soltanto leggermente più grandi dell'area di misura del pirometro. Sebbene il pirometro

gli sguardi con le aperture, vetri di ispezione, pareti del forno o tubi sospiranti sull'obiettivo, un sistema di lente male adattato o un adeguamento focale sbagliato possono condurre bene ad un cono ristretto della visione

e fare torto così alle misure. Nel misurare gli obiettivi che sono significativamente più grandi dell'area di misura del pirometro, i dispositivi con un sistema di lente di di base-qualità cambieranno

la temperatura visualizzata quando la dimensione dell'obiettivo o la distanza ai cambiamenti dell'obiettivo. La fig. 5 confronta la lettura più bassa per un sistema di di base-qualità e di alta qualità di lente relativamente al

diametro dell'obiettivo. La lettura cade significativamente con il sistema di lente di base di qualità quando la dimensione dell'obiettivo sta cambiando. Lo stesso effetto sorge quando le distanze o il cambiamento di dimensione dell'obiettivo. Ciò

mezzi che i dispositivi con un sistema di lente di di base-qualità mostrano altre letture quando la distanza all'obiettivo varia. Questa fonte di errore deve essere presa in considerazione particolarmente con i piccoli dispositivi tenuti in mano che sono usati spesso alle varie distanze.

Questo effetto è chiamato Dimensione-de-Fonte Effect (SSE) ed è fonte di errori più o meno pertinente con tutti i pirometri. Le cause sono aberrazioni ottiche, luce esterna e le riflessioni alle componenti e parti ottiche dell'intelaiatura come pure diffractions dal carattere dell'onda di luce. L'effetto di dimensione-de-fonte è ridotto mentre la lunghezza d'onda di misura ottiene più breve. Questo effetto può essere minimizzato con attenzione correggendo le aberrazioni ottiche o usando le componenti ottiche di riflessione ed evitando la luce esterna o evitando le riflessioni all'interno del dispositivo. Nelle applicazioni pratiche, l'utente può minimizzare questo errore tramite un adeguamento focale esatto alla distanza di misurazione corretta.

Secondo la temperatura, la radiazione infrarossa emessa da un obiettivo sta all'interno della gamma di lunghezze d'onda da 0,6 a μm 20, che è nella maggior parte dei casi sopra la luce visibile. In primo luogo,

ciò significa che i sistemi di lente devono essere corretti in riferimento alla lunghezza d'onda usata del pirometro. Quando l'utente vuole mettere visivamente la gamma focale o quando i dispositivi sono forniti di una videocamera come aiuto d'avvistamento, i sistemi ottici devono essere destinati per fornire una correzione uguale dell'aberrazione ottica sia per la lunghezza d'onda visibile che per infrarossa. I dispositivi semplici utilizzano le lenti senza correzione di colore o correzione soltanto per una lunghezza d'onda. In questo caso, i punti focali dell'infrarosso e la radiazione visibile non abbinano (fig. 2). Se il pirometro è correttamente ed acutamente regolasse facendo uso dell'aiuto sospirante, non è ottimamente ha registrato per ottenere

radiazione infrarossa.

Il punto di laser indica il punto del fuoco lo spettro visibile. Per i sistemi di lente di di base-qualità, questa posizione non abbina con il punto del fuoco nello spettro infrarosso.

Soltanto otticamente le lenti elaborate del achromat o le lenti del apochromat eliminano questi errori in larga misura. I pirometri

della serie di PA di CellaTemp®, per esempio, sono forniti di una banda larga di alta qualità di precisione e di un sistema di lente di riflessione.

Questo sistema anche vi lascia correttamente catturare la temperatura dei cavi con un diametro di soltanto 0,3 millimetri.

Controllo delle qualità di rappresentazione

La dimensione della superficie di radiazione dovrebbe essere parecchie volte più grande dell'area di misura del pirometro. Ora un diaframma a iride aperto nella distanza focale (a) del pirometro è posizionato davanti alla sorgente delle radiazioni ed il pirometro determina la temperatura ad una regolazione dell'emissività del ε = 1 (fig. 6). Una misura vicino all'estremità di gamma è raccomandata, mentre gli errori di lettura ottica diventano più visibili alle più alte temperature. Ora fissi l'emissività sul pirometro a 0,98 che conduce ad un aumento dell'esposizione della temperatura.

Poi lentamente chiudere l'apertura del diaframma a iride finché la temperatura visualizzata non sia ancora uguale al valore originalmente visualizzato. Il diametro dell'apertura del diaframma a iride poi corrisponde

alla dimensione dell'area di misura basata su 98% dell'energia di radiazione. Il rapporto ai risultati di misurazione di distanza nel rapporto di distanza D = a/d

Questa misura deve essere ripetuta per una dimensione di area di misura di 95% e di 90%. Il risultato può essere paragonato alle indicazioni nelle schede di dati dei produttori del pirometro.

Ciò è un modo molto semplice controllare e confrontare le proprietà ottiche reali della rappresentazione compreso gli effetti degli errori della lente per vari dispositivi.

La fig. 7, per esempio, mostra i diametri dell'obiettivo per 90% e 95% dell'energia di radiazione. In riferimento a 90%, le differenze nelle dimensioni di area di misura sono ancora relativamente

piccolo con Ø 14 millimetri per il sistema di lente di di base-qualità e Ø 10,2 per quello di alta qualità. Ma con 95% (Ø 24 millimetri per la di base-qualità e Ø 11,5 millimetri per il sistema di lente di alta qualità)

le indicazioni sono già abbastanza differenti. Per essere stato capace un il migliore valore (più poco elevato) per il diametro di area di misura, alcuni produttori preferiscono specificare il valore per una radiazione più bassa

valore di riferimento (per esempio 90%). Ciò rende la lente di di base-qualità apparentemente migliore di è in realtà.

l'attraverso--lente-avvistamento rivela allo stesso tempo se la distanza di punto focale ad area di obiettivo e dal campo visivo è identica e se l'indicatore dell'obiettivo realmente abbina con la posizione e la dimensione dell'area di misura del pirometro.

Conclusione

È raccomandabile controllare e confrontare particolarmente le caratteristiche ottiche e non solo i parametri di misura quando seleziona i pirometri. Purtroppo, come le specifiche

nelle schede di dati di alcuni produttori sia insufficiente, è consigliabile da chiedere per informazioni dettagliate su come l'area di misura è stata determinata e su se gli errori della lente e le tolleranze di allineamento sono stati presi in considerazione per le specifiche. Soltanto le indicazioni ed i valori di riferimento ottici identici permettono all'utente realmente di confrontare i pirometri differenti.

Nel caso di dubbio, l'utente dovrebbe controllare la qualità e le specifiche arrese le schede di dati egli stesso facendo uso dei metodi descritti precedentemente. Dopo tutto, che cosa è il punto di acquisto del pirometro

con un'incertezza di misurazione elettrica specificata di lontano inferiore a 1% quando lenti di di base-qualità e un cavo semplice di disposizione della lente agli errori di lettura significativamente più grandi.

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