Pomiar temperatury w podczerwieni vs termopara: Czy naprawdę rozumiesz różnicę?

Promieniowanie podczerwone znajduje się w spektrum elektromagnetycznym pomiędzy światłem widzialnym a mikrofalami, o długościach fal od 700 nanometrów do 1 milimetra, obejmując bliską podczerwień, średnią podczerwień i daleką podczerwień. Bliska podczerwień odnosi się do części widma podczerwieni, która jest bliska światłu widzialnemu, daleka podczerwień odnosi się do części widma podczerwieni, która jest bliska mikrofalom, a średnia podczerwień znajduje się pomiędzy nimi.

Należy zauważyć, że promieniowanie podczerwone jest „niewidzialne”, co oznacza, że nie można go zobaczyć gołym okiem. Znajduje się poza czerwonym światłem widzialnym dla ludzkiego oka i ma niższą częstotliwość niż światło czerwone. To samo dotyczy światła ultrafioletowego, które znajduje się poza fioletowym światłem widzialnym dla ludzkiego oka i ma wyższą częstotliwość niż światło fioletowe.

Promieniowanie podczerwone jest czymś, czego nie możemy obserwować gołym okiem, a aby „zobaczyć” promieniowanie podczerwone, wymagany jest specjalny sprzęt. Dwiema najpopularniejszymi technikami pomiaru temperatury powierzchni są czujniki podczerwieni (IR) (bezdotykowe) i termopary (typu kontaktowego). Każda z nich ma swoje zalety i idealne zastosowania. Jeśli szukasz niezawodnego rozwiązania do pomiaru temperatury na rynku, możesz zadać sobie pytanie: Które z nich jest dla mnie odpowiednie?

W tym artykule przedstawimy szczegółowe wprowadzenie do podstaw czujników podczerwieni i termopar kontaktowych, porównując ich zasady działania, zalety i sposób określania, która technologia jest najbardziej odpowiednia dla Twoich potrzeb.

Co to są czujniki temperatury na podczerwień (czujniki IR)?
Czujniki temperatury na podczerwień, czasami nazywane po prostu czujnikami IR, mierzą promieniowanie podczerwone emitowane przez powierzchnię obiektu. Ponieważ wszystkie obiekty powyżej zera bezwzględnego emitują promieniowanie podczerwone, czujniki te mogą mierzyć temperaturę powierzchni bez fizycznego dotykania obiektu.

1. Jak działają
Czujniki IR wykrywają natężenie energii podczerwonej za pomocą wbudowanego detektora i soczewki, która skupia energię na elemencie czujnikowym. Następnie czujnik oblicza temperaturę na podstawie natężenia fal podczerwonych.

2. Kluczowe korzyści

• Pomiar bezdotykowy: Idealny do powierzchni niebezpiecznych, ruchomych lub bardzo gorących.
• Szybki czas reakcji: Pomiary mogą być niemal natychmiastowe.
• Minimalne ryzyko zanieczyszczenia: Ponieważ nie mają kontaktu, zmniejszają obawy związane z zanieczyszczeniem krzyżowym (szczególnie przydatne w środowiskach spożywczych i medycznych).

3. Uwagi

• Emisyjność: Różne materiały emitują promieniowanie podczerwone z różną prędkością; zrozumienie emisyjności ma kluczowe znaczenie dla dokładnych odczytów.
• Powierzchnie odbijające: Materiały wysoce odbijające lub błyszczące mogą powodować niedokładne odczyty, chyba że czujnik jest odpowiednio skonfigurowany.
• Stosunek odległości do plamki: Czujniki podczerwieni mają określony stosunek, który określa rozmiar plamki pomiarowej w danej odległości. Utrzymanie się w optymalnym zakresie jest ważne dla dokładności.

Co to są termopary kontaktowe?
Termopara kontaktowa to prosty, ale niezwykle powszechny typ czujnika do pomiaru temperatury. Wykorzystuje dwa różne metale, które generują małe napięcie po wystawieniu na działanie ciepła. Napięcie zmienia się wraz z temperaturą, umożliwiając termoparze pomiar temperatury obiektu, z którym się styka.

1. Jak działają
Termopary są wytwarzane przez spawanie dwóch metalowych drutów razem w złączu (tzw. „gorące złącze”). Po podgrzaniu tego złącza metale wytwarzają napięcie. Miernik lub rejestrator danych odczytuje napięcie i przekłada je na odczyt temperatury.

2. Kluczowe korzyści

• Szeroki zakres temperatur: Termopary mogą mierzyć wszystko, od temperatur kriogenicznych po bardzo wysokie temperatury, w zależności od rodzaju użytego metalu.
• Ekonomiczne: Zazwyczaj są niedrogie i powszechnie dostępne.
• Wytrzymałe i wszechstronne: Wiele modeli termopar jest zaprojektowanych tak, aby wytrzymać trudne warunki, takie jak piece lub korozyjne procesy przemysłowe.

3. Uwagi

• Wolniejszy czas reakcji: Termopary muszą fizycznie osiągnąć temperaturę obiektu, co może być wolniejsze niż metody bezdotykowe.
• Zużycie: Jako rozwiązanie kontaktowe, termopary mogą ulegać degradacji lub uszkodzeniom w środowiskach ściernych lub korozyjnych.
• Instalacja: Bezpośrednie umieszczenie na lub wewnątrz sprzętu lub produktu może być w niektórych przypadkach niepraktyczne lub niebezpieczne.

Które z nich potrzebujesz?
Wybierz czujniki podczerwieni (czujniki IR), jeśli…

• Potrzebujesz szybkich, bezdotykowych odczytów z odległości.
• Powierzchnie, które mierzysz, są niebezpieczne, ruchome lub poza zasięgiem.
• Pracujesz z procesami, w których należy unikać zanieczyszczeń (żywność, medycyna).
• Chcesz „sprawdzić” wiele elementów szybko.

Wybierz termoparę, jeśli…

• Mierzysz ekstremalne temperatury wewnątrz maszyn, pieców lub pieców.
• Potrzebujesz trwałego, ekonomicznego rozwiązania do wbudowanego lub ciągłego monitorowania temperatury.
• Bezpośredni kontakt jest bezpieczny i wykonalny (np. powierzchnie są dostępne i nie ulegają łatwemu zanieczyszczeniu).

Wskazówki dotyczące wyboru odpowiedniego czujnika
1. Określ swoje środowisko
Zastanów się, czy powierzchnia docelowa jest ruchoma, niebezpieczna lub w inny sposób niedostępna.

2. Sprawdź wymagany zakres temperatur
Zarówno czujniki IR, jak i termopary są dostępne w modelach przeznaczonych do określonych zakresów temperatur.

3. Oceń potrzeby w zakresie dokładności
Oba typy czujników oferują różne dokładności; dopasuj wymagania dotyczące precyzji do swojej aplikacji.

4. Weź pod uwagę konserwację
Termopary mogą wymagać wymiany sond z czasem; czujniki podczerwieni mogą wymagać czyszczenia soczewek.

5. Budżet i skala
Koszt jednostkowy, wymagana ilość i ogólna integracja systemu mogą mieć wpływ na Twój wybór.

Czujniki podczerwieni (IR) i termopary kontaktowe dobrze sprawdzają się w różnych dziedzinach. Czujniki podczerwieni są wysoce odpowiednie do szybkich, bezdotykowych pomiarów, szczególnie w przypadku powierzchni, do których trudno dotrzeć lub są niebezpieczne. Termopary to sprawdzone narzędzia do bezpośredniego pomiaru temperatury, które zapewniają trwałe, ekonomiczne opcje radzenia sobie z trudnymi warunkami.