MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Nem kontakt hőmérsékletmérés Dr. Seres István 2007 március 13.

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 2 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elektromágneses spektrum c = f ElnevezésHullámhosszFrekvencia Váltóáram> 3000 km< 100 Hz Hangfrekvenciás váltóáram< 3000 km> 100 Hz Hosszúhullámok< 30 km> 10 kHz Hosszúhullám (LW)< 10 km> 30 kHz Középhullám (MW)< 650 m> 650 kHz Rövidhullám (KW)< 180 m> 1,7 MHz Ultrarövid hullám (URH)< 10 m> 30 MHz Mikrohullám300 µm - 30 cm1 GHz - 1 THz Infravörös sugárzás (IR)< 1,0 mm> 300 GHz Fény< 780 nm> 384 THz Vörös nm THz Narancs nm THz Sárga nm THz Zöld nm THz Kék nm THz Ibolya nm THz Ultraibolya sugárzás (UV)< 380 nm> 789 THz röntgensugárzás< 1 nm> 300 PHz Gamma-sugárzás< 10 pm> 30 EHz

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 3 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: abszolút fekete test Definíció: minden ráeső sugárzást elnyel. modellje: üreg

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 4 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: Planck-féle sugárzási törvény Ahol: C 1 = 3,7415∙ W/m 2, C 2 = 1,4388∙10 2 mK T hőmérsékletű testegységnyi felületéről időegység alatt kisugárzott energia :

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 5 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: Planck-féle sugárzási törvény T hőmérsékletű testegységnyi felületéről időegység alatt kisugárzott energia :

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 6 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: Planck-féle sugárzási törvény /Az eltérés < 1%, ha T < 3000  m∙K/ Ha, akkor a törvény az alábbi alakot veszi fel:

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 7 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: Planck-féle sugárzási törvény Hol van (mekkora esetén) a függvény maximuma? /Ahol a deriváltja nulla/

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 8 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: Wien-féle eltolódási törvény Hol van (mekkora esetén) a függvény maximuma? /Ahol a deriváltja nulla/

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 9 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: Wien-féle eltolódási törvény Melegített vas színe változik Kék színű csillagok melegebbek

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 10 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: Stefan-Boltzmann törvény Mennyi az integrálja ( 0< <∞)?  = 5,67∙10 -8 W/m 2 K 4 St (0 K hőmérsékletű környezetben)

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 11 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: Stefan-Boltzmann törvény  = 5,67∙10 -6 W/m 2 K T k hőmérsékletű környezetben, K a felületeket és a távolságot tartalmazó tag

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 12 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: szürke test Kirchhoff törvény értéke anyagi minőségtől független

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 13 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: szürke test

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 14 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Infrahőmérő A levegő hatása, a levegő transzmissziós együtthatója

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 15 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Infrahőmérő Effektív hullámhossz Infrahőmérő kalibrációs görbéje: Ahol N értékére:

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 16 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Infrahőmérő Főbb alkotórészek: detektor teromelem oszlop, foto-detektor – ólomszulfid, fotovillamos pyro-elektromos érzékelő (felületi töltés) optikai rendszer

MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 17 HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Infrahőmérő Főbb alkotórészek: Optikai rendszer méréstartomány kiértékelő egység linearizálás átlagolás