In dit artikel wordt uitgelegd wat pyrometers zijn en waarvoor ze worden gebruikt. Zo ontdek je hoe een pyrometer werkt, wat de verschillende soorten pyrometers zijn en wat de voor- en nadelen van pyrometers zijn.
Wat is een pyrometer?
Een pyrometer is een apparaat waarmee je de temperatuur van een lichaam kunt meten zonder dat je ermee in contact hoeft te komen. Met andere woorden, een pyrometer is een thermometer die de temperatuur op afstand meet.
Zo kan de pyrometer bijvoorbeeld de temperatuur van extreem hete metalen (+600 ºC) meten. Het is duidelijk dat deze temperatuurwaarden onmogelijk te bepalen zijn door contact te maken met het metaal. Hieronder zien we meer toepassingen van dit soort meetinstrumenten.
De werking van een pyrometer is gebaseerd op het meten van de door het lichaam uitgezonden straling, waaruit de lichaamstemperatuur kan worden berekend.
Daarom ligt het verschil tussen een pyrometer en een thermometer in de methode voor het meten van de temperatuur. Een pyrometer kan de lichaamstemperatuur op afstand meten, terwijl een thermometer fysiek contact met het lichaam moet hebben. Bovendien kunnen pyrometers een veel groter temperatuurbereik meten dan thermometers.
Hoewel de inventaris van de pyrometer onbekend is, wordt de uitvinding ervan toegeschreven aan de Nederlander Pieter van Musschenbroek en de Engelsman Josiah Wedgwood, die onafhankelijk apparaten ontwikkelden die sterk op de pyrometer leken.
Hoe werkt een pyrometer?
Nu we de definitie van een pyrometer kennen, laten we eens kijken naar het werkingsprincipe van dit meetapparaat.
Elk lichaam waarvan de temperatuur hoger is dan 0 K zendt thermische straling uit waarvan de waarde afhangt van de temperatuur. Dus hoe heter het lichaam, hoe groter de thermische straling die het uitzendt.
De werking van een pyrometer is gebaseerd op de wet van Stefan-Boltzmann, die de temperatuur van een lichaam relateert aan de thermische straling die het uitzendt. Zo meet de pyrometer de straling die door het lichaam wordt uitgezonden en berekent hij, met toepassing van de wet van Stefan-Boltzmann, de lichaamstemperatuur.
Meer precies is de formule voor de wet van Stefan-Boltzmann als volgt:
Goud:
- THEE
is de thermische straling die door het lichaam wordt uitgezonden.
-
is de karakteristieke emissiviteit van het lichaam.
-
is de constante van Stefan-Boltzmann, die gelijk is aan 5,67·10 -8 W·m -2 ·K -4 .
-
is lichaamstemperatuur.
Soorten pyrometers
Pyrometers kunnen in drie verschillende typen worden ingedeeld, afhankelijk van hoe ze de thermische straling van het object opvangen.
- Optische pyrometer : type pyrometer dat de uitgezonden straling vergelijkt met die van gekalibreerd licht om de temperatuur van het object te meten. De temperatuurmeting is daarom afhankelijk van het zichtbare licht dat door het lichaam wordt uitgezonden. Dit type pyrometer wordt gebruikt om temperaturen boven de 700ºC te meten.
- Stralingspyrometer : type pyrometer dat de temperatuur van een lichaam bepaalt op basis van de straling die het uitzendt. Over het algemeen ligt het meetbereik tussen 550ºC en 1600ºC.
- Infraroodpyrometer : type pyrometer waarvan de werking vergelijkbaar is met de stralingspyrometer, maar deze detecteert alleen straling met een golflengte tussen 0,4 en 0,7 μm. Het kan een zeer breed temperatuurbereik meten, doorgaans -50ºC tot 4000ºC.
Voor- en nadelen van de pyrometer
Voordelen van de pyrometer:
- Het meten van de temperatuur met een pyrometer gaat erg snel (duurt meestal minder dan een seconde).
- Het temperatuurbereik dat een pyrometer kan meten is zeer breed.
- In tegenstelling tot een conventionele thermometer heeft een pyrometer geen last van contactslijtage.
- Met pyrometers kunnen we de temperatuur van bewegende lichamen meten.
- Fouten als gevolg van slecht thermisch contact worden vermeden.
Nadelen van de pyrometer :
- Om de temperatuur nauwkeurig te kunnen bepalen, moet de emissiviteit van het materiaal bekend zijn.
- Reflecties van thermische stralingsbronnen of omgevingslicht kunnen de gemeten temperatuurwaarde beïnvloeden.
pyrometer-toepassingen
Pyrometers zijn erg handig voor het meten van de temperatuur van een oppervlak dat erg moeilijk toegankelijk is of dat niet kan worden aangeraakt omdat het erg heet is. Een pyrometer kan bijvoorbeeld worden gebruikt om de temperatuur van een motor of een ontoegankelijk onderdeel van een machine te achterhalen.
Op dezelfde manier maken pyrometers het mogelijk om de temperatuur van bewegende lichamen te meten. De pyrometer is bijvoorbeeld het instrument dat wordt gebruikt om de temperatuur van een roterende turbine te meten.
Bovendien kan de pyrometer een veel groter temperatuurbereik meten dan een thermometer. Daarom worden pyrometers gebruikt om zeer hoge temperaturen te meten. In metallurgische ovens wordt de pyrometer bijvoorbeeld gebruikt om continu de temperatuur te meten van het metaal dat wordt bewerkt.