Vad är en pyrometer?

Ordet pyrometer kommer från de grekiska orden pyros, som betyder ”eld”, och meter som betyder ”att mäta”. En pyrometer är en enhet som bestämmer en yttemperatur genom att mäta strålningsvärme. Det används vanligtvis i situationer där ytan som ska mätas inte kan vidröras, antingen för att den rör sig eller för att det skulle vara farligt att göra det. Vanliga varianter inkluderar den infraröda pyrometern och den optiska pyrometern.

Den första pyrometern uppfanns av Josiah Wedgewood, en engelsk krukmakare från 18-talet. Den använde krympningen av porslin under värme för att övervaka ungefärliga temperaturer i Wedgewood-ugnarna. Bränning av keramik och övervakning av temperatur i ugnar är fortfarande en av de primära tillämpningarna för pyrometri i dag. Moderna ugnar använder i allmänhet infraröda pyrometrar, även kända som strålningspyrometrar, för att övervaka deras temperatur.

Infraröda pyrometrar använder det infraröda och synliga ljuset som strålar ut från ett föremål för att värma ett termoelement, en enhet som skapar en elektrisk ström som driver en temperaturmätare. Brännvidden – den punkt där verktyget har den minsta punktavläsningsstorleken och synfältet – vinkeln som pyrometerns optik fungerar vid, är mycket viktig för att man ska kunna använda en infraröd pyrometer korrekt. Enheten bestämmer en medeltemperatur för den region den mäter, så om föremålet som mäts inte fyller pyrometerns synfält uppstår ett mätfel.

Exakta mätningar kräver också en korrekt bedömning av en ytas emissivitet. Det infraröda ljuset som kommer från en yta är faktiskt summan av tre faktorer: reflektivitet — andelen strålning som kommer från någon annanstans och reflekteras från den yta som mäts; transmissivitet — andelen strålning som kommer bakom det föremål som mäts och passerar genom det; emissivitet — andelen av den infraröda strålningen som faktiskt sänds ut från den uppmätta ytan. Dessa tre värden sträcker sig mellan noll och ett, och tillsammans utgör de ett. Infraröda pyrometrar fungerar bäst om emissiviteten är nära ett, och de är mycket svåra att kalibrera för reflekterande metaller och transparenta ytor med emissiviteter på 0.2 eller lägre.

Den andra sorten som används ofta är en optisk pyrometer. Den optiska pyrometern, som först patenterades av Everett F. Morse 1899, leder en ström genom en glödtråd som är ansluten till en temperaturmätare. En operatör tittar genom ett okular på glödtråden och på ytan som mäts. Eftersom strömmen genom glödtråden varierar, varierar även glödtrådens temperatur. När glödtrådens glödhet stämmer överens med ytans glödlampa kan temperaturen avläsas på mätaren. I de flesta applikationer har optiska pyrometrar ersatts av infraröda pyrometrar, som erbjuder mer precision över ett bredare temperaturområde, men optiska pyrometrar fortsätter att användas, särskilt när man mäter temperaturer på relativt varma och små föremål, såsom glödgning av volframtrådar.