Čo sú to infračervené teplomery?

Pyrometre a infračervené (IR) teplomery označujú v technickej reči jeden a ten istý merací prístroj. Kým termín pyrometer sa používa viac v priemyselnej oblasti a profesionálnom - remeselnom sektore, v súkromnom sektore (domácnosti a dielne) sa hovorí skôr o infračervenom teplomera. Označenie pyrometer pritom vychádza z gréckych slov "pyr" oheň a "Metron" čiže meranie alebo tiež miera. "Oheň" v prípade týchto prístrojov symbolizuje extrémne vysoké teploty, ktoré dokážu tieto meracie zariadenia detekovať a merať. V závislosti na určitom modelu sú infračervené teplomery čiže pyrometre schopné merať teplotu v rozsahu od -50 až +5000 °C a to pomocou bezkontaktnej technológie merania. Pre meranie teploty povrchu tak nemusia byť tieto prístroje ani žiadne ich senzory v priamom kontakte s meraným objektom. Infračervené teplomery pritom detegujú tepelné, infračervené žiarenie, ktoré vyžaruje každý objekt, ktorého teplota je nad absolútnou hodnotou 0 Kelvinov (tj. -273,15 °C).                                                                                                                                               

Princíp funkcie infračervených teplomerov

Každý "teplý" objekt emituje elektromagnetické žiarenie úmerné jeho vlastnej teplote. Súčasťou tohto žiarenia je aj vyžarovanie infračervenej (IR) energie (IR - Infra Red). Jedná sa o elektromagnetické vlny, ktoré sú pre ľudské vnímanie neviditeľné, avšak tento fyzikálny efekt možno s použitím vhodnej techniky veľmi dobre zaznamenávať. V závislosti na vlnovej dĺžke je možné rozlíšiť blízke infračervené žiarenie (najviac sa približuje viditeľnému svetlu) a stredné infračervené svetlo (najbližšie porovnateľné k mikrovlnám). Čím vyššia je vlastná teplota meraného objektu, tým vyššie je infračervené žiarenie a naopak kratšia vlnová dĺžka tohto žiarenia.

Pri meraní teploty sa infračervené teplomery alebo pyrometre zameriavajú na určitú oblasť meraného objektu, tzv. Bod merania pomocou optiky alebo šošovky, z ktorej vychádza infračervený lúč a zaostruje na detektčnom prvku v prístroji. Tento bod predstavuje senzor, ktorý premieňa žiarenia na proporcionálny elektrický signál a systém ho ďalej prevádza a spracúváva. Signál je zosilnený, ďalej spracovaný a zobrazený v príslušnej výstupnej hodnote na displeji termokamery. Infračervené teplomery s termokamerou neudávajú číselnú hodnotu merania, avšak vytvárajú tepelný obraz, ktorý zviditeľňuje teplotné rozdiely na povrchu meraného objektu pomocou farebného rozlíšenia. Presnosť merania pomocou infračervenej technológie pritom silne závisí na emisivite meraného objektu. Jedná sa o úroveň tepelného žiarenia vo vzťahu k hypoteticky čiernemu obrazu objektu, ktoré inak žiarenie úplne absorbuje. Dôvod prečo emisivita hrá tak vysokú rolu je ten, že existujú objekty, ktoré môžu byť veľmi horúce, ale napriek tomu emitujú len veľmi málo infračervenej energie, čo je dané ich fyzikálnymi a materiálovými vlastnosťami. Aby bolo možné interpretovať intenzitu emitovaného žiarenia a aby z neho bolo možné určiť správnu teplotu, musí byť známa emisivita príslušného materiálu. Betón, tehly, mramor, laminát a dlažba majú vysokú emisivitu, takže emitujú veľa tepla a patria medzi materiály, ktoré je možné pomocou infračervených, bezdotykových teplomerov veľmi dobre merať. Stredná emisivitu majú napríklad drevotrieskové dosky, tapety, farby a keramika. Porcelán, korok a bavlna majú naopak veľmi nízku emisivitu, takže za vyšších teplôt nevyžarujú takmer žiadne teplo.

Typy infračervených teplomerov a Pyrometerov

Infračervené teplomery čiže pyrometre sú k dispozícii v niekoľkých rôznych prevedeniach a sú preto vhodné pre meranie teplôt vo všetkých aplikáciách.

• Miniatúrne a vreckové teplomery - Malé, kompaktné a praktické infračervené teplomery - pyrometre sú ideálne pre každodenné použitie aj v bežnej domácnosti (napríklad medicínske teplomery na meranie telesnej teploty). Väčšina modelov je vybavená digitálnym displejom a ďalšími doplnkovými funkciami, ako sú napríklad stopky alebo svietidlo. Niektoré teplomery sú navyše vybavené karabínou, kľúčenkou, sponkou na vrecko alebo držiakom na opasok a môžete ich tak veľmi ľahko prenášať a mať neustále po ruke. Okrem toho existujú modely teplomerov, ktoré sú vybavené sondou a integrovaným teplotným senzorom. Tieto teplomery sú ideálne pre použitie napríklad v potravinárskom priemysle.

• Pištoľové - ručné teplomery - Tieto meracie prístroje sú o niečo väčšie ako vreckové a miniatúrne teplomery a zvyčajne majú tiež celý rad rozšírených funkcií. Existujú napríklad laserové infračervené teplomery vybavené zameriavacím ukazovateľom pre veľmi presné zacielenie meraného miesta. Niektoré modely navyše disponujú funkciou "Alarm", vďaka ktorej prístroj signalizuje prekročenie užívateľom naprogramovaných, prahových hodnôt "Treshold". Na displeji sa u týchto prístrojov zobrazujú okrem samotnej teploty aj ďalšie dôležité informácie, ako sú minimálne, maximálna, priemerná teplota alebo rozdiel z niekoľkých nameraných hodnôt. Teplomery môžu byť aj vybavené slotom pre pamäťovú SD kartu alebo integrovanou pamäťou a potom ponúkajú možnosť ukladať vami namerané hodnoty a tým vyhodnocovať série meraní. IR pyrometre majú v porovnaní s teplomermi často vyššie optické rozlíšenie, takže počas samotného merania je možné použiť väčšiu vzdialenosť medzi prístrojom a meraným objektom. Infračervené pyrometre v pištoľovom prevedení je možné používať mnohými spôsobmi, napríklad pre meranie teploty u vykurovacích systémov, rúrok s teplou vodou, motorov, pecí, varných plôch alebo chladničiek.

• Infračervený teplomer s termokamerou - Veľkou výhodou infračervených teplomerov s integrovanou termokamerou je možnosť merania teploty u väčšej oblasti meraného objektu. Termokamera na prvý pohľad pritom veľmi jasne ukazuje teplotné rozdiely v meranej oblasti. Tieto prístroje sa v praxi s úspechom používajú na identifikáciu studených miest na stenách, ktoré sú tak ďaleko viac náchylné k tvorbe plesní. Podobne je tak možné vyhľadávať netesnosti v oknách, dverách a nerovnomerné rozloženie tepla v radiátoroch a ostatných vykurovacích telesách.

Dôležitá kritériá pre nákup infračerveného teplomera

Výber infračerveného teplomera (alebo tiež pyrometra) by mal byť maximálne prispôsobený zamýšľanému účelu použitia. Hlavným ukazovateľom pri výbere teplomeru je predovšetkým jeho merací rozsah. Pyrometer sa primárne používa pri meraní teploty fasád objektov a vyhľadávanie tzv. Tepelných mostov, netesností a úniku tepla z okien a dverí. Pre tieto účely nie je potrebné, aby jeho merací rozsah dosahoval hodnoty napríklad +2000 ° C. Ale ani teplomery s príliš úzkym meracím rozsahom nie sú pre tieto účely úplne vhodné. Ďalším dôležitým ukazovateľom je garantovaná presnosť merania, najmä v prípade, že je pri aplikácii teplomeru kladený vysoký požiadavka na maximálnu presnosť. Napríklad pri uvádzané základné presnosti ± 1% alebo ± 1 °C znamená, že skutočné hodnoty sa od nameraných hodnôt môžu líšiť buď o ± 1% alebo ± 1 °C. Všetky infračervené teplomery merajú teplotu zameraním na určitý bod u meraného objektu. Čím väčšia je vzdialenosť teplomeru od meraného objektu, tým väčší je potom tento bod.

Z týchto dôvodov je u teplomera veľmi dôležitá informácia o kvalite optického rozlíšenia. Infračervené teplomery, ktoré sú vybavené vysoko kvalitným optickým systémom, schopné merať teplotu aj na väčšie vzdialenosti. Preto je nevyhnutné venovať pozornosť číselnému označenie pre optické rozlíšenie teplomeru tj. Jeho meracie optiku. Udávaná hodnota vyjadruje pomer medzi vzdialenosťou a veľkosťou meracieho bodu. Napríklad teda pre merací optiku s pomerom 10 : 1 je špecifikovaná hodnota meracieho bodu s priemerom 1 cm pri vzdialenosti teplomeru 10 cm od meraného objektu. Pri nákupe infračervených teplomerov alebo pyrometerov navyše venujte pozornosť špecifikácii úrovne emisivity, pre ktorú je samotný prístroj určený. Infračervené teplomery s emisivitou od 0,95 sú vhodné pre meranie stavebných materiálov, ako je betón, drevo alebo rôzne farbené a lakované povrchy. Nie sú však vhodné pre meranie teploty u objektov s nižšou emisivitou. Profesionálne pyrometre umožňujú nastaviť vlastnú hodnotu emisivity ručne. Preto je však potrebné poznať presné vlastnosti meraného materiálu, jeho úroveň emisivity. Pre tieto účely je nevyhnutné použitie technických tabuliek, ktoré uvádzajú úroveň emisivity u konkrétnych materiálov. Tieto tabuľky zahŕňajú celý rad rôznych materiálov s uvedením ich charakteru a zloženia.

Často kladené otázky na tému meranie teploty pomocou infračervených teplomerov

Otázka : Infračervený teplomer má pevne nastavenú emisivitu. Môžem s takým teplomerom merať teplotu u lesklých / hladkých povrchov?

Odpoveď : Presné IR meranie teploty nie je možné vykonávať pri povrchoch s vysokým leskom (vysoko reflexívne povrchy). Môžete však pre tieto účely použiť špeciálne infračervené štítky, ktoré sú dostupné u rôznych predajcov. V ponuke sú IR lepiace pásky pre holé povrchy, ktoré simulujú štandardné emisivitu 0,95 a umožňujú tak vykonať meranie pomocou IR teplomerov alebo pyrometer kalibrovaných na túto hodnotu emisivity aj u reflexívnych objektov.

Otázka : Môže IR teplomer merať teplotu skrz paru alebo prach?

Odpoveď : Týmto spôsobom nie je možné merať teplotu. IR teplomer vždy meria iba teplotu na povrchu určitého objektu. Preto nesmie byť medzi meraným objektom a IR teplomerom žiadne prachové častice, nečistoty, para alebo napríklad hmla.

Tabuľka emisivity niektorých povrchov