Geplaatst op

De gemoduleerde stralingsmethode

De term gemoduleerde straling wordt hoofdzakelijk gebruikt om de mechanische of optische modulatie van thermische infraroodstraling te beschrijven.

In het algemeen wordt dit bereikt door een optische modulator die periodiek de invallende straling van het doelwit naar de sensor onderbreken. Een optische modulator bestaat veelal uit mechanische bladen aangedreven door een elektromotor. Tijdens elke onderbreking wordt de sensor blootgesteld aan referentiestraling. In het algemeen met behulp van een interne black body referentiebron met een gedefinieerde temperatuur.

gemoduleerde stralingsmethode

 

Redenen voor de gemoduleerde stralingsmethode

Het bedienen van Pyro-elektrische sensoren

Hoogwaardige pyro-elektrische infraroodsensoren dienen de gemoduleerde stralingsmethode te hanteren omdat deze enkel reageren op stralingsverschillen, niet op absolute stralingsintensiteiten. Pyro-elektronica behoren tot de beste niet-gekoelde sensoren beschikbaar. Vooral wanneer het aankomt op nauwkeurigheid, snelle responstijd, betrouwbaarheid en stabiliteit.

Het verminderen van signaalruis

De gemoduleerde stralingsmethode levert automatisch een gemoduleerd signaal met een gedefinieerde frequentie. Een dergelijk signaal leent zich voor smalle band filtering per fase-gevoelige demodulatie of digitale signaalverwerking; voor onovertroffen ruisonderdrukking en signaalstabiliteit.

Het elimineren van thermische drift

Sensoren in alle infrarood stralingsthermometers onderscheppen infrarode straling die door het te meten doelwit wordt uitgezonden en, tegelijkertijd, de straling uitgezonden door de sensor-behuizing.

Voor niet-gemoduleerde stralingsthermometers geldt dat de straling van de sensor-behuizing – die overeenkomt met de behuizingstemperatuur van de pyrometer – aanleiding geeft voor een afwijking op het uitgangssignaal van de sensor en de daaropvolgende thermische drift, wanneer de behuizingstemperatuur verandert.

Ook voor niet-gemoduleerde stralingsthermometers die lage temperaturen meten op/onder de omgevingstemperatuur – of wanneer er gebruik wordt gemaakt van een klein doelgebied – overschrijdt de afwijking het gedetecteerde signaal met twee ordes van grootte.

In een typische opstelling met een sensor met een gezichtsveld van 20˚ is de stralingsafwijking bij benadering 100x hoger dan het gemeten signaal van een doelwit bij omgevingstemperatuur.

Correcte compensatie van deze afwijking voor een gespecificeerde nauwkeurigheid van 1°C zou een stabilisatie van de behuizingstemperatuur vereisen van meer dan 1˚C/100=0.01°C; een vrijwel onmogelijke specificatie voor betaalbare, industriële, niet-gemoduleerde stralingsthermometers.

Door gebruikt te maken van gemoduleerde stralingsmethode kan dit probleem volledig worden geëlimineerd. Een stralingsthermometer werkzaam volgens deze methode evalueert twee opeenvolgende signalen:

 

S1 = Sdoelwit + Afwijking

S2 = Sreferentie + Afwijking

Sdelta = S1 – S2 = Sdoelwit – Sreferentie

 

Tijdens korte modulatiecycli – die doorgaans in het milliseconde bereik liggen –wijzigen de behuizingstemperatuur van de pyrometer en de afwijking niet. De afwijking wordt dus volledig geëlimineerd en vervangen door het referentiesignaal, die eenvoudig gemeten of gecontroleerd kan worden binnen de gespecificeerde referentienauwkeurigheid van < 1˚C op het toegestane omgevingstemperatuurbereik.

 

Ons aanbod stralingsthermometers