Geplaatst op

Hoe werkt een infrarood stralingsthermometer?

Stralingsthermometers meten de thermische energie die door een bron wordt uitgezonden en relateren dit aan zijn temperatuur aan de hand van de stralingswet van Planck. Doorgaans bestaan stralingsthermometers (ook wel: pyrometers) uit optica (meestal lenzen) om de uitgezonden energie op een sensor te richten en te verzamelen. Het signaal van de detector kan direct worden gemeten of kan met behulp van electronica worden omgezet in een temperatuur.

contactloze infrarood stralingsthermometer

Meestal worden er filters gebruikt om de golflengte of golflengteband te definiëren waarover de uitgezonden energie wordt gemeten. Afhankelijk van de toepassing wordt er een specifieke gedefinieerde golflengte of bandbreedte gekozen. Hierdoor zijn stralingsthermometers beschikbaar voor een groot aantal verschillende toepassingen. Voor het meten van hoge temperaturen moet een thermometer worden gekozen die op een korte golflengte werkt, omdat de veranderingssnelheid van de straling zeer hoog is. Voor lage temperatuurtoepassingen waarbij de hoeveelheid uitgezonden straling laag is, is een instrument dat op langere golflengten werkt vereist.

De stralingswet van Planck

De intensiteit van een ‘ideale uitzender’ (een zwart lichaam of black body) wordt gegeven door de stralingswet van Planck. Deze is alleen afhankelijk van de temperatuur T (in Kelvin) en de golflengte van de straling (in micrometers). Onderstaande figuur toont dat de intensiteit tot een piek stijgt en vervolgens afneemt naarmate de golflengte toeneemt.

Bij lage temperaturen is de intensiteit laag en volledig in het infrarood (A> 0,7 μm), maar naarmate de temperatuur stijgt, neemt de intensiteit van de straling toe en de piek beweegt naar kortere golflengten. De gevoeligheid is dan zeer hoog maar bij langere golflengten is de gevoeligheid lager.

stralingswet van planck

 

De intensiteit van thermische straling versus golflengte bij verschillende temperaturen. De stippellijn geeft het golflengtebereik van zichtbare straling aan. De straling, uitgezet op de Y-as, is logaritmisch.

Zwart Lichaam of Black Body

Een zwarte straler of zwart lichaam (Engels: black body) is ‘ideale uitzender’ die alle elektromagnetische straling die erop valt, absorbeert. Door deze absorptie wordt de temperatuur van de zwarte straler hoger dan de omgevingstemperatuur. Deze temperatuur wordt uitgestraald in de vorm van elektromagnetische straling.

Bij lage temperaturen bevindt de straling zich voornamelijk in het infrarode spectrum. Pas bij zeer hoge temperaturen wordt de zwarte straler roodgloeiend of witheet, en wordt de straling waarneembaar met het blote oog.

In theorie zal een ‘zwarte straler’ echter altijd op alle golflengten uitzenden. Een zwarte straler is een ‘ideale uitzender’ en zendt, bij gegeven temperatuur, de maximaal mogelijke hoeveelheid energie per oppervlakte-eenheid uit op elke golflengte.

 

Ons aanbod stralingsthermometers

Eén gedachte over “Hoe werkt een infrarood stralingsthermometer?

  1. […] metingen toe; de binnenkant van een container kan niet worden gemeten. In sommige gevallen kan een stralingsthermometer met een specifieke frequentie uitkomst […]

Reacties zijn gesloten.