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

Az előadások a következő témára: "MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Nem kontakt hőmérsékletmérés Dr. Seres István 2007 március 13."— Előadás másolata:

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

2 MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 2 http://fft.szie.hu 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 Vörös640 - 780 nm384 - 468 THz Narancs600 - 640 nm468 - 500 THz Sárga570 - 600 nm500 - 526 THz Zöld490 - 570 nm526 - 612 THz Kék430 - 490 nm612 - 697 THz Ibolya380 - 430 nm697 - 789 THz Ultraibolya sugárzás (UV)< 380 nm> 789 THz röntgensugárzás< 1 nm> 300 PHz Gamma-sugárzás< 10 pm> 30 EHz

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

4 MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 4 http://fft.szie.hu HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: Planck-féle sugárzási törvény Ahol: C 1 = 3,7415∙10 -16 W/m 2, C 2 = 1,4388∙10 2 mK T hőmérsékletű testegységnyi felületéről időegység alatt kisugárzott energia :

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

6 MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 6 http://fft.szie.hu 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:

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

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

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

10 MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 10 http://fft.szie.hu 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)

11 MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 11 http://fft.szie.hu 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

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

13 MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 13 http://fft.szie.hu HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Elmélet: szürke test

14 MÉRŐÉRZÉKELŐK FIZIKÁJA Dr. Seres István 14 http://fft.szie.hu HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁSON ALAPULÓ HŐMÉRŐK Infrahőmérő A levegő hatása, a levegő transzmissziós együtthatója

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

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

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