Témata
Reklama

Bezdotykový teplotní senzor

Firma Micro-Epsilon představuje dva klíčové parametry při výběru vhodného infračerveného teplotního senzoru.

Pracovníci ve výrobě a při údržbě používají infračervené teploměry v ručním i stacionárním provedení jako relativně levný bezkontaktní nástroj preventivní kontroly. Tato zařízení sledují a řídí přesnou teplotu procesu a pomáhají identifikovat kritická místa v klíčových procesech, linkách a elektroinstalaci, a to bez nutnosti přerušit výrobu.

Použití on-line infračervených senzorů přináší obzvláště velké přínosy v aplikacích, kde je teplota předmětu, materiálu, povrchu nebo kapaliny kritická pro optimální průběh výrobního procesu. Pro výběr správného teplotního senzoru pro konkrétní aplikaci je nutné pečlivě zvážit jeho požadavky na měření.

Reklama
Reklama
Reklama
Obr. 1. Ukázka provozu, kde lze použít infračervený teplotní senzor

Výhody bezkontaktních infračervených teploměrů

Infračervený teploměr měří teplotu, aniž by došlo k jeho fyzickému kontaktu s měřeným objektem. Je proto možné provádět rychlé a spolehlivé měření pohyblivých, horkých nebo špatně přístupných objektů. Zatímco kontaktní teplotní senzory nebo sondy mohou ovlivnit teplotu měřeného objektu, někdy ho mohou dokonce poškodit, bezkontaktní metody zaručí přesné měření bez rizika takových negativních vlivů. Infračervené senzory navíc umožňují měření velmi vysokých teplot, při kterých by byla kontaktní sonda buď zničena, nebo by byla její životnost jen velmi krátká.

Infračervené teploměry jsou dnes již cenově příznivé a dále nabízejí celou řadu variant a vylepšení, například ruční nebo stacionární průmyslové provedení, možnost připojení k provozní sběrnici nebo speciální typ pro výbušné prostředí.

Pro dosažení optimálních výsledků měření při použití infračervených teploměrů je třeba pečlivě posoudit dva klíčové parametry: emisivitu a vlnovou délku.

Obr. 2. Měření teplotním senzorem, vyhodnocení pomocí barevného spektra

Emisivita

Všechna tělesa o teplotě vyšší než absolutní nula (-273 °C) vyzařují infračervené záření trojího typu: kombinaci emitovaného záření, odraz okolního záření a záření procházející skrze těleso samotné. Vzájemné působení těchto tří vlivů závisí na materiálu měřeného objektu. Nicméně pro bezdotykové měření teploty pomocí infračerveného záření hraje roli pouze emitovaná složka. Vztah mezi těmito složkami záření lze nejlépe popsat následujícím způsobem. Předpokládejme, že suma těchto tří složek je při libovolné teplotě rovna jedné a že pevnými tělesy prochází jen zanedbatelné množství záření. Poté se záření objektu skládá pouze z emitované a odražené složky.

Nyní je již snazší porozumět, proč mají předměty jako leštěné kovy proporcionálně jen nízkou emitovanou složku neboli emisivitu. Jejich záření se totiž skládá z velké části z odraženého okolního záření.  

Například emisivita čerstvě odlité oceli při 20 °C činí 0,2 (odražená energie je tedy 0,8). To znamená, že 80 % záření takového tělesa je tvořeno odraženou složkou. Naproti tomu při teplotě 1 100 °C má shodný materiál typicky emisivitu 0,6.

Obr. 3. Infračervený teplotní senzor

Černé povrchy odrážejí málo záření

Naopak materiály jako textilie nebo matné černé povrchy odrážejí velmi málo záření a podíl emitované složky je tak velmi vysoký. Emisivita černé matné barvy je při 100 °C typicky 0,97, a tudíž je takový povrch mnohem vhodnější pro bezkontaktní měření teploty infračervenými senzory.

Mnoho levných teploměrů má nastavenu konstantní korekci emisivity na hodnotu 0,95, a tudíž nejsou použitelné pro téměř žádné úlohy, kde je vyžadováno přesné měření. Všechny teplotní senzory společnosti Micro-Epsilon disponují nastavitelnou korekcí emisivity.

Vlnová délka

Předchozí popis emisivity je zjednodušený tak, aby vysvětlil základní vztah mezi třemi složkami vyzařované energie. Je třeba nicméně podotknout, že naměřená emisivita objektu se mění podle měřicí vlnové délky. Vývoj teploměrů se specifickými měřicími vlnovými délkami proto vede k podstatnému zvýšení stability měření.

Z tohoto důvodu zaručuje nejstabilnější výsledky použití materiálových konstant k určení optimální vlnové délky pro dosažení maximální emisivity tělesa. Například pro kovy jde o vlnovou délku 0,8 až 2,3 µm, sklo 5 µm, textilie a většinu matných povrchů 8 až 14 µm. Plasty jsou obsáhlou kategorií a vyžadují tedy specifické vlnové délky. Pro polyetylen, polypropylen, nylon a polystyren jde o 3,43 µm. Polyester, polyuretan, teflon, FEP a polyamid vyžadují 7,9 µm, silnější zabarvené fólie 8 až 14 µm.

Při výběru infračerveného teplotního senzoru je tedy nutné určit vhodné pásmo vlnových délek pro konkrétní materiál, který bude měřen. Dále je nutné znát nebo vypočítat teplotní měřicí rozsah a hodnoty emisivity ve zvoleném pásmu vlnových délek.

Ing. Jiří Švec

jiri.svec@micro-epsilon.cz

Micro Epsilon

Reklama
Související články
Měřím, měříš, měříme…na obráběcím stroji

V moderních výrobních systémech složených z CNC obráběcích strojů je měření a kontrola nástrojů pro preventivní zajištění kvality nepostradatelná. Změřená data nástrojů nebo změřené hodnoty obrobků jsou potom použity k automatickému výpočtu kompenzačních hodnot v probíhajícím výrobním procesu. Pomocí automatické kompenzace rozměrů nástrojů nebo případnou výměnou nástrojů zůstávají výsledky obrábění stabilní.

Měřicí technika na Control 2015

Letošního stuttgartského mezinárodního veletrhu Control 2015, zaměřeného na problematiku kvality, se účastnilo na 917 vystavovatelů. Jejich setkání s návštěvníky dokumentovalo novinkami a inovovanými technologiemi současnou úroveň dané oblasti, ale bylo inspirativní také pro další rozvoj oboru.

Termostabilní koncept obráběcích strojů - 1. část

Termostabilní koncept obráběcích strojů firmy Okuma je systém regulace či chcete-li potlačování dilatací stroje způsobených změnami teploty jeho struktury. I když změny teploty je možné omezit vhodnou konstrukcí stroje, nelze jim zcela zabránit. Stroj pracuje v určitém prostředí, které obecně nemá konstantní teplotu.

Související články
Výzkum převodových mechanismů s ozubenými koly, brzd a spojek

Výzkum převodových mechanismů, brzd a spojek je pro Ústav konstruování a částí strojů Fakulty strojní ČVUT v Praze tradiční disciplínou. Ústav disponuje výpočtářskou a experimentální kapacitou v tomto oboru. V aplikační sféře se ústav zaměřuje na transportní, zemědělskou a stavební techniku a stroje a zařízení pro těžbu a zpracování nerostných surovin.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Plzeňské setkání strojařů

Katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni letos uspořádala již devátý ročník mezinárodní konference Strojírenská technologie Plzeň. V porovnání s minulým ročníkem zaznamenala podstatně větší návštěvnost – čítala téměř dvě stě účastníků a uskutečnilo se bezmála šedesát prezentací. Náš časopis na konferenci figuroval jako mediální partner akce.

Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

Více propojujme vysoké školy s praxí

Profesor Jaroslav Kopáček patří zcela bez pochyb mezi nestory oboru hydrauliky a pneumatiky v naší zemi ve druhé polovině 20. století, a proto mu byla na Mezinárodním strojírenském veletrhu 2019 v Brně udělena po zásluze Zlatá medaile za celoživotní tvůrčí technickou práci a inovační činy. Při příležitosti ocenění práce pana profesora jsme připravili malý medailonek tohoto skromného a entuziastického člověka. Pan profesor nám při této příležitosti sdělil i několik svých zajímavých postřehů.

Modernizace laboratoře pro měření emisí

Od listopadu 2011 je v Roztokách u Prahy otevřen objekt VTP Roztoky. Objekt o celkové ploše 4 200 m2 využívá pro k realizaci svých aktivit zejména Centrum vozidel udržitelné mobility (CVUM), založené při ČVUT v Praze, Fakultě strojní. Budova vznikala právě na základě požadavků vědeckých a akademických pracovníků z ČVUT, kteří hledali nové laboratorní a kancelářské prostory se záměrem vytvořit špičkové výzkumné pracoviště a navázat tak na projekty Výzkumných center spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka I, II, úspěšně řešené v  letech 2000 až 2011 pod vedením prof. Jana Macka. Záměr se podařilo realizovat také díky synergii projektů, využitých pro financování výstavby objektu a následně vybavení jednotlivých laboratoří. V loňském roce, sedm let po oficiálním otevření, byla realizována přístavba a obnova emisního vybavení v laboratoři s válcovou brzdou.

Soutěž pro středoškoláky

Jubilejní, již pátý ročník soutěže o Putovní pohár partnerských škol Siemens - Sinumerik Cup se letos konal v Mohelnici, v prostorech zdejší Střední školy technické a zemědělské a stejně jako před třemi lety, kdy tato škola byla hostitelem, i letos zdejší ředitel Jiří Ženožička se svým týmem organizaci pojal velmi profesionálně.

Výsledky spolupráce akademické sféry s průmyslem

Pracovníci Ústavu výrobních strojů systémů a robotiky z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně usilují o těsné sepjetí školy s praxí, které nelze realizovat jinak než úzkou spoluprací s průmyslem. V předchozích vydáních MM Průmyslového spektra jsme avizovali, že budeme technickou veřejnost informovat o konkrétních výsledcích naší spolupráce. Zde jsou první poznatky.

Akademici a (nejen) technika

Spolupráce akademické a komerční sféry. Těchto pět slov v sobě bez nadsázky zahrnuje budoucí prosperitu naší země. Akademická sféra, včetně univerzit, totiž disponuje vynikajícími mozky, jejichž práce však byla v minulosti často „jen“ výzkumem pro poznání. Přitom na kvalitní výzkum je potřeba stále větší množství financí a těch se dnes často nedostává. Komerční sféra naopak financemi disponuje, ale aby ustála zesilující tlak konkurence, potřebuje získávat další a další know-how čili právě výsledky výzkumu. V čem je úhel pohledu na tuto problematiku z obou stran stejný a v čem se liší?

Kroky k excelentní spolupráci akademické a průmyslové sféry

Pracovníci Ústavu výrobních strojů systémů a robotiky z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně usilují o těsné sepětí školy s praxí, které nelze realizovat jinak než úzkou spoluprací s průmyslem. Transfer výsledků této praktické činnosti přenesený do některých částí výuky je potom zárukou, že studenti budou mít aktuální informace o stavu strojního průmyslu, vědy a techniky.

Cena MM Award na EMO

Ocenění MM Award od našich německých kolegů z časopisu MM MaschinenMarkt je specialitou veletrhů pořádaných nejen v Evropě, ale po celém světě. Nejinak tomu bylo i na letošním hannoverském EMO, kde proběhlo slavnostní předání exponátům, které odbornou porotu zaujaly. Ceny jsou udělovány ve spolupráci se svazem VDW. Protože se jedná o jediné oficiální ceny udělované na veletrhu EMO a značky MM, VDW a EMO jsou dobře známé v oboru výrobní techniky, věnujeme jim svoji pozornost v retrospektivě veletrhu.

Válcová laboratoř pro měření emisí

Měřením emisí se Škoda Auto zabývá již více než šedesát let. Spolu s vývojem motorů a vozidel a stále se zpřísňující legislativou vznikla potřeba vybudovat Emisní centrum Jih. Základní kámen tohoto centra byl položen v Mladé Boleslavi v létě 2016 a letos v květnu byl otevřen první ze tří měřicích boxů, vybavený nejmodernějšími technologiemi. Celková investice se vyšplhala k 15 milionům eur.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit