Τι είναι ένα πυρόμετρο;

Η λέξη πυρόμετρο προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις pyros, που σημαίνει «φωτιά» και meter που σημαίνει «μετρώ». Το πυρόμετρο είναι μια συσκευή που προσδιορίζει τη θερμοκρασία της επιφάνειας μετρώντας τη θερμότητα ακτινοβολίας. Χρησιμοποιείται γενικά σε περιπτώσεις όπου η προς μέτρηση επιφάνεια δεν μπορεί να αγγίξει, είτε επειδή κινείται είτε επειδή θα ήταν επικίνδυνο να γίνει κάτι τέτοιο. Οι κοινές ποικιλίες περιλαμβάνουν το υπέρυθρο πυρόμετρο και το οπτικό πυρόμετρο.

Το πρώτο πυρόμετρο εφευρέθηκε από τον Josiah Wedgewood, έναν Άγγλο αγγειοπλάστη του 18ου αιώνα. Χρησιμοποιούσε τη συρρίκνωση της πορσελάνης υπό τη θερμότητα για να παρακολουθεί κατά προσέγγιση τις θερμοκρασίες εντός των κλιβάνων Wedgewood. Το ψήσιμο αγγείων και η παρακολούθηση της θερμοκρασίας μέσα στους κλιβάνους παραμένει μία από τις κύριες εφαρμογές της πυρομετρίας σήμερα. Οι σύγχρονοι κλιβάνοι χρησιμοποιούν γενικά υπέρυθρα πυρόμετρα, γνωστά και ως πυρόμετρα ακτινοβολίας, για την παρακολούθηση της θερμοκρασίας τους.

Τα υπέρυθρα πυρόμετρα χρησιμοποιούν το υπέρυθρο και το ορατό φως που ακτινοβολεί από ένα αντικείμενο για να θερμάνει ένα θερμοστοιχείο, μια συσκευή που δημιουργεί ηλεκτρικό ρεύμα που τροφοδοτεί έναν μετρητή θερμοκρασίας. Η εστιακή απόσταση — το σημείο όπου το εργαλείο έχει το ελάχιστο μέγεθος ένδειξης σημείου και το οπτικό πεδίο — η γωνία στην οποία λειτουργούν τα οπτικά στοιχεία του πυρόμετρου, είναι πολύ σημαντική για τη σωστή λειτουργία ενός πυρόμετρου υπερύθρων. Η συσκευή καθορίζει μια μέση θερμοκρασία για την περιοχή που μετράει, επομένως εάν το αντικείμενο που μετράται δεν γεμίζει το οπτικό πεδίο του πυρόμετρου, θα προκύψει σφάλμα μέτρησης.

Οι ακριβείς μετρήσεις απαιτούν επίσης μια σωστή εκτίμηση της ικανότητας εκπομπής μιας επιφάνειας. Το υπέρυθρο φως που προέρχεται από μια επιφάνεια είναι στην πραγματικότητα το άθροισμα τριών παραγόντων: ανακλαστικότητα — η αναλογία της ακτινοβολίας που προέρχεται από αλλού και ανακλάται από την επιφάνεια που μετράται. μεταδοτικότητα — η αναλογία της ακτινοβολίας που προέρχεται πίσω από το αντικείμενο που μετράται και διέρχεται από αυτό· εκπομπή — το ποσοστό της υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπεται πράγματι από τη μετρούμενη επιφάνεια. Αυτές οι τρεις τιμές κυμαίνονται μεταξύ μηδέν και ενός και μαζί είναι συνολικά ένα. Τα υπέρυθρα πυρόμετρα λειτουργούν καλύτερα εάν η εκπομπή είναι κοντά στο ένα και είναι πολύ δύσκολο να βαθμονομηθούν για ανακλαστικά μέταλλα και διαφανείς επιφάνειες με εκπομπές 0.2 ή χαμηλότερες.

Η άλλη ποικιλία σε κοινή χρήση είναι ένα οπτικό πυρόμετρο. Κατοχυρώθηκε για πρώτη φορά με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από τον Everett F. Morse το 1899, το οπτικό πυρόμετρο διέρχεται ρεύμα μέσω ενός νήματος που είναι συνδεδεμένο με ένα μετρητή θερμοκρασίας. Ένας χειριστής κοιτάζει μέσω ενός προσοφθάλμιου φακού το νήμα και την επιφάνεια που μετράται. Καθώς το ρεύμα διαμέσου του νήματος ποικίλλει, το ίδιο συμβαίνει και με τη θερμοκρασία του νήματος. Όταν η πυράκτωση του νήματος ταιριάζει με την πυράκτωση της επιφάνειας, η θερμοκρασία μπορεί να διαβαστεί από το μετρητή. Στις περισσότερες εφαρμογές, τα οπτικά πυρόμετρα έχουν αντικατασταθεί από υπέρυθρα πυρόμετρα, τα οποία προσφέρουν μεγαλύτερη ακρίβεια σε ένα ευρύτερο εύρος θερμοκρασιών, αλλά τα οπτικά πυρόμετρα παραμένουν σε χρήση, ιδιαίτερα κατά τη μέτρηση θερμοκρασιών σχετικά θερμών και μικρών αντικειμένων, όπως η ανόπτηση συρμάτων βολφραμίου.