Co jsou to infračervené teploměry?

Pyrometry a infračervené (IR) teploměry označují v technické mluvě jeden a tentýž měřicí přístroj. Zatímco termín pyrometr se používá více v průmyslové oblasti a profesionálním, řemeslném sektoru, v soukromém sektoru (domácnosti a dílny) se hovoří spíše o infračerveném teploměru. Označení pyrometr přitom vychází z řeckých slov „pyr“ oheň a „métron“ neboli měření nebo také míra. „Oheň“ v případě těchto přístrojů symbolizuje extrémně vysoké teploty, jež dokáží tato měřicí zařízení detekovat a měřit. V závislosti na určitém modelu jsou infračervené teploměry neboli pyrometry schopné měřit teplotu v rozsahu od -50 až +5000 °C a to pomocí bezkontaktní technologie měření. Pro měření teploty povrchu tak nemusí být tyto přístroje ani žádné jejich senzory v přímém kontaktu s měřeným objektem. Infračervené teploměry přitom detekují tepelné, infračervené záření, které vyzařuje každý objekt, jehož teplota je nad absolutní hodnotou 0 Kelvinů (tj. -273,15 °C). 

Infračervený teploměr pro měření teploty povrchu

Princip funkce infračervených teploměrů

Každý „teplý“ objekt emituje elektromagnetické záření úměrné jeho vlastní teplotě. Součástí tohoto záření je i vyzařování infračervené (IR) energie (IR – Infra Red). Jedná se o elektromagnetické vlny, které jsou pro lidské vnímání neviditelné, avšak tento fyzikální efekt lze s použitím vhodné techniky velmi dobře zaznamenávat. V závislosti na vlnové délce je možné rozlišit blízké infračervené záření (nejvíce se přibližuje viditelnému světlu) a střední infračervené světlo (nejblíže přirovnatelné k mikrovlnám). Čím vyšší je vlastní teplota měřeného objektu, tím vyšší je infračervené záření a naopak kratší vlnová délka tohoto záření.

Tepelný obraz v IR pyrometru FLIR kombinuje výhody obou technologií

Při měření teploty se infračervené teploměry nebo pyrometry zaměřují na určitou oblast měřeného objektu, tzv. bod měření pomocí optiky nebo čočky, ze které vychází infračervený paprsek a zaostřuje na detektorový prvek v teploměru. Tento bod představuje senzor, který přeměňuje záření na proporcionální elektrický signál a systém jej dále převádí. Signál je zesílen, dále zpracován a zobrazen v příslušné výstupní hodnotě na displeji termokamery. Infračervené teploměry s termokamerou neudávají číselnou hodnotu měření, avšak vytvářejí tepelný obraz, který zviditelňuje teplotní rozdíly na povrchu měřeného objektu pomocí barevného rozlišení. Přesnost měření pomocí infračervené technologie přitom silně závisí na emisivitě měřeného objektu. Jedná se o úroveň tepelného záření ve vztahu k hypoteticky černému obrazu objektu, které jakékoliv záření zcela absorbuje. Důvod proč emisivita hraje tak vysokou roli je ten, že existují objekty, které mohou být velmi horké, ale přesto emitují jen velmi málo infračervené energie, což je dáno jejich fyzikálními a materiálovými vlastnostmi. Aby bylo možné interpretovat intenzitu emitovaného záření a aby z něj bylo možné určit správnou teplotu, musí být známá emisivita příslušného materiálu. Beton, cihly, mramor, laminát a dlažba mají vysokou emisivitu, takže emitují hodně tepla a patří mezi materiály, které je možné pomocí infračervených, bezdotykových teploměrů velmi dobře měřit. Střední emisivitu mají například dřevotřískové desky, tapety, barvy a keramika. Porcelán, korek a bavlna mají naopak velmi nízkou emisivitu, takže za vyšších teplot nevyzařují téměř žádné teplo.   

Typy infračervených teploměrů a pyrometrů

Infračervené teploměry neboli pyrometry jsou k dispozici v několika různých provedeních a jsou proto vhodné pro měření teplot ve všech aplikacích. U Conrada najdete mimo jiné následující druhy infračervených teploměrů

Miniaturní a kapesní teploměry

Malé, kompaktní a praktické infračervené teploměry – pyrometry jsou ideální pro každodenní použití i v běžné domácnosti (například medicínské teploměry pro měření tělní teploty). Většina modelů je vybavena digitálním displejem a dalšími doplňkovými funkcemi, jako jsou například stopky nebo svítilna. Některé teploměry jsou navíc vybaveny karabinou, klíčenkou, sponkou na kapsu nebo držákem na opasek a můžete je tak velmi snadno přenášet a mít neustále po ruce. Mimoto existují modely teploměrů, které jsou vybaveny sondou a integrovaným teplotním senzorem. Tyto teploměry jsou ideální pro použití například v potravinářském průmyslu.

Pistolové teploměry

Tyto měřicí přístroje jsou o něco větší než kapesní a miniaturní teploměry a obvykle mají také celou řadu rozšířených funkcí. Existují například laserové infračervené teploměry vybavené zaměřovacím ukazatelem pro velmi přesné zacílení měřeného místa. Některé modely navíc disponují funkcí „Alarm“, díky které přístroj signalizuje překročení uživatelem naprogramovaných, prahových hodnot „treshold“. Na displeji se u těchto přístrojů zobrazují vyjma samotné teploty i další důležité informace, jako jsou minimální, maximální, průměrná teplota nebo rozdíl z několika naměřených hodnot. Teploměry vybavené slotem pro paměťovou SD kartu nebo integrovanou pamětí pak nabízejí možnost ukládat vámi naměřené hodnoty a tím vyhodnocovat série měření. 

IR pyrometry mají ve srovnání s teploměry často vyšší optické rozlišení, takže během samotného měření je možné použít větší vzdálenost mezi přístrojem a měřeným objektem. Infračervené pyrometry v pistolovém provedení je možné používat mnoha způsoby, například pro měření teploty u topných systémů, trubek s teplou vodou, motorů, pecí, varných ploch nebo chladniček.

Infračervený teploměr s termokamerou

Velkou výhodou infračervených teploměru s integrovanou termokamerou je možnost měření teploty u větší oblasti měřeného objektu. Termokamera na první pohled přitom velmi jasně ukazuje teplotní rozdíly v měřené oblasti. Tyto přístroje se v praxi s úspěchem používají pro identifikaci studených míst na stěnách, které jsou tak daleko více náchylné k tvorbě plísní. Obdobně je tak možné vyhledávat netěsnosti v oknech, dveřích a nerovnoměrné rozložení tepla v radiátorech a ostatních topných tělesech.

Termokamera Fluke

Mohlo by vás zajímat

IR teploměr se kontaktu nebrání

Lineární programovatelný zdroj DP832

IR teploměry bodují napříč spektrem

Luxmetr LM-120. Pro výsledky z první ruky

Důležitá kritéria pro nákup infračerveného teploměru

Výběr infračerveného teploměru (nebo také pyrometru) by měl být maximálně přizpůsoben zamýšlenému účelu použití. Hlavním ukazatelem při výběru teploměru je především jeho měřicí rozsah. Pyrometr se primárně používá při měření teploty fasád objektů a vyhledávání tzv. tepelných mostů, netěsností a úniku tepla z oken a dveří. Pro tyto účely není zapotřebí, aby jeho měřicí rozsah dosahoval hodnoty například +2000 °C. Ale  ani teploměry s příliš úzkým měřicím rozsahem nejsou pro tyto účely zcela vhodné. Dalším důležitým ukazatelem je garantovaná přesnost měření, zejména v případě, že je při aplikaci teploměru kladen vysoký požadavek na maximální přesnost. Například při uváděné základní přesnosti ±1 % nebo ±1 °C znamená, že skutečné hodnoty se od naměřených hodnot mohou lišit buď o ±1 % nebo ±1 °C. Všechny infračervené teploměry měří teplotu zaměřením na určitý bod u měřeného objektu. Čím větší je vzdálenost teploměru od měřeného objektu, tím větší je pak tento bod. 

Měřicí bod infračerveného teploměru

Z těchto důvodů je u teploměru velmi důležitá informace o kvalitě optického rozlišení. Infračervené teploměry, které jsou vybaveny vysoce kvalitním optickým systémem, jsou schopné měřit teplotu i na větší vzdálenosti. Proto je nezbytné věnovat pozornost číselnému označení pro optické rozlišení teploměru tj. jeho měřicí optiku. Udávaná hodnota vyjadřuje poměr mezi vzdáleností a velikostí měřicího bodu. Například tedy pro měřicí optiku s poměrem 10:1 je specifikována hodnota měřícího bodu o průměru 1 cm při vzdálenosti teploměru 10 cm od měřeného objektu. Při nákupu infračervených teploměrů nebo pyrometrů navíc věnujte pozornost specifikaci úrovně emisivity, pro kterou je samotný přístroj určen. Infračervené teploměry s emisivitou od 0,95 jsou vhodné pro měření stavebních materiálů, jako je beton, dřevo nebo různé barvené a lakované povrchy. Nejsou však vhodné pro měření teploty u objektů s nižší emisivitou. Profesionální pyrometry umožňují nastavit vlastní hodnotu emisivity ručně. Proto je však zapotřebí znát přesné vlastnosti měřeného materiálu a jeho úroveň emisivity. Pro tyto účely je nezbytné použití technických tabulek, které uvádějí úroveň emisivity u konkrétních materiálů. Tyto tabulky zahrnují celou řadu různých materiálů s uvedením jejich charakteru a složení.

Náš praktický tip: Dbejte vždy na dodržení potřebné doby pro aklimatizaci teploměru při použití za různých teplot okolního vzduchu. Při okamžitém použití teploměru v prostředí s výrazným výkyvem teplot může dojít k negativnímu ovlivnění měřicího systému a výstupu silně zkreslených, a tudíž nepřesných hodnot. Po přemístění teploměru z výrazně chladnějšího prostředí do teplých prostor (a naopak) vždy vyčkejte dostatečně dlouhou dobu, než dojde k potřebné aklimatizaci teploměru a přizpůsobení se teplotě okolního vzduchu. Ponechejte proto teploměr v prostředí, kde budete provádět měření, aklimatizovat alespoň po dobu 5 minut předtím, než zahájíte samotné měření. 

FAQ – Často kladené dotazy na téma měření teploty pomocí infračervených teploměrů

Infračervený teploměr má pevně nastavenou emisivitu. Mohu s takovým teploměrem měřit teplotu u lesklých/hladkých povrchů?

Přesné IR měření teploty není možné provádět u povrchů s vysokým leskem (vysoce reflexivní povrchy). Můžete však pro tyto účely použít speciální infračervené štítky, které najdete na našem webu. V nabídce jsou IR lepicí pásky pro holé povrchy, které simulují standardní emisivitu 0,95 a umožňují tak provést měření pomocí IR teploměrů nebo pyrometrů kalibrovaných na tuto hodnotu emisivity i u reflexivních objektů.

Může IR teploměr měřit teplotu skrze páru nebo prach?

Tímto způsobem není možné měřit teplotu. IR teploměr vždy měří pouze teplotu na povrchu určitého objektu. Proto nesmí být mezi měřeným objektem a IR teploměrem žádné prachové částice, nečistoty, pára nebo například mlha.

Autor

Průvodce světem techniky a elektroniky

Napsat komentář