Termometrele cu infraroșu (pirometre IR) sunt instrumente fără contact pentru măsurarea temperaturii de suprafață a corpurilor. Acestea se bazează pe detectarea radiației termice emise în mod natural de toate corpurile la temperaturi peste zero absolut, conform legii Stefan-Boltzmann și legii lui Planck. Radiația infraroșie (lungime de undă 0,7-100 µm) este captată de un senzor (pirosenzor, microbolometru, senzor cuantic), focalizată prin optică, procesată electronic și afișată ca temperatură pe ecran. Sunt utilizate pe scară largă în industrie, mentenanță predictivă, construcții, alimente, siguranță și controlul proceselor datorită vitezei de măsurare, naturii fără contact și capacității de a măsura puncte inaccesibile.
Doriți ajutor în alegerea produsului?
Principiul fizic
Fiecare corp aflat la temperatura T emite radiații termice cu un spectru descris de legea lui Planck, cu un vârf la o lungime de undă invers proporțională cu T (legea lui Wien: λ_max T = 2898 µm K). Intensitatea totală este proporțională cu T⁴ (legea lui Stefan-Boltzmann: W = ε σ T⁴, unde ε este emisivitatea materialului, σ constanta lui Stefan-Boltzmann). Pirometrul măsoară intensitatea radiației într-o bandă spectrală definită de optică și senzor și calculează T cunoscând ε a materialului. Emisivitatea variază în funcție de material (corpuri negre ε≈1; metale strălucitoare ε=0,1-0,3; materiale organice și materiale plastice ε=0,9-0,95) și trebuie setată corect în instrument pentru a obține măsurători precise.
Caracteristicile instrumentelor
Pirometrele portabile acoperă de obicei intervale de temperatură de la -30°C la +500°C (modele de uz general) până la +2000°C și peste (modele metalurgice). Precizia tipică este de ±1°C sau ±1% din citire. Rezoluția este de 0,1°C. Distanța de lucru și dimensiunea țintei sunt caracterizate de raportul D:S (raportul distanță-punct, de obicei 10:1 până la 50:1 pentru modelele de înaltă calitate). Un indicator laser (vizibil ca punct sau cerc) facilitează direcționarea punctului de măsurare. Caracteristicile avansate includ emisivitate reglabilă, max/min/medie, praguri de alarmă, înregistrator de date și ieșire Bluetooth/USB. Modelele cu optică duală (telescopică și standard) acoperă o varietate de aplicații.
Benzi spectrale
Pirometrele se disting prin banda spectrală: lungime de undă scurtă (1-2 µm, pentru temperaturi ridicate, metale, indiferentă la emisivitate în modul bicolor); lungime de undă medie (3-5 µm, pentru multe aplicații industriale, excelentă pentru materiale din sticlă și ceramică); lungime de undă lungă (8-14 µm, pentru temperaturi scăzute și medii, excelentă pentru HVAC și materiale organice). Alegerea benzii depinde de temperatura tipică (se preferă banda cu vârful de emisie al materialului) și de material (unele materiale sunt transparente în unele benzi IR).
Utilizare
Aplicațiile sunt extrem de diverse: mentenanță electrică (verificarea punctelor fierbinți pe tablourile de distribuție MT/JT, motoare și substații electrice); mentenanță mecanică (lagăre, frâne, arbori, ventilatoare); inspecții ale clădirilor (scurgeri termice, punți termice, integritatea izolației); industria alimentară conformă cu HACCP (monitorizarea temperaturii produselor cu o precizie mai mică decât sondele de contact, dar mult mai rapidă); industria hârtiei (uscătoare); materiale plastice (linii de suflare a peliculei, termoformare); metalurgie (cuptoare, laminare, forjare, controlul turnării); aplicații medicale (screening corporal, monitoare medicale); siguranță la incendiu.
Limite de emisivitate
Principala limitare a pirometriei IR este dependența sa de emisivitatea materialului: suprafețele metalice strălucitoare (ε ≈ 0,1) produc măsurători extrem de incerte dacă ε nu este cunoscut cu exactitate. Pentru a depăși această limitare, se utilizează următoarele: pirometre cu două culori sau cu raport (măsurare simultană în două benzi spectrale, raportul este aproximativ independent de emisivitate); aplicarea de vopsea neagră mată sau bandă adezivă neagră (ε ≈ 0,95) ca „patch” cu emisivitate cunoscută în punctul de măsurare; măsurare indirectă pe părți ale sistemului cu emisivitate cunoscută (capace interne, terarii, găuri de observare); calibrare cu un termometru de contact de referință.
Standarde și calibrare
Pirometrele IR sunt caracterizate metrologic conform standardelor VDI/VDE 3511 și ASTM E2847. Calibrarea se efectuează cu corpuri negre de referință la temperaturi cunoscute, certificate conform ISO 17025, în cel puțin 3-5 puncte ale intervalului de măsurare. Calibrarea se efectuează de obicei anual sau în funcție de intensitatea utilizării și de cerințele clientului.