IR-temperaturfakta

IR-fakta
IR-temperatur

 

Mäta med IR-termometrar
Principer – mätmetoder – emission – reflektion etc

 

Principer


Det är ett välkänt faktum att alla kroppar avger elektromagnetiska vågor, eller strålning, beroende på deras temperatur. När strålningen sprids transporteras även energi. Det betyder att strålningen kan användas för att mäta temperatur utan att vidröra mätobjektet. Strålningsenergin och dess karaktäristiska våglängder är i första hand beroende av temperaturen på strålningskroppen.
 

 

3:e atmosfäriska fönstret


Den infraröda strålningen (IR) sträcker sig i ett relativt brett frekvensområde. Från ca. 750 nm som är direkt under det synliga röda ljuset till ca. 1 mm som gränsar till mikrovågsområdet. Olika material ger ifrån sig olika mycket emission i olika delar av IR-området. De flesta tillverkare av IR-temperaturmätare har valt det s.k. 3:e atmosfäriska fönstret som ligger melllan 8 μm och 14 μm. Fördelen är att de flesta material har en hög emissionsfaktor, över ett brett temperaturspann i detta område vilket gör att instrumenten kan användas i många olika applikationer.

 

Jämförbart med synligt ljus


Kan man jämföra IR-strålning med vanligt synligt ljus? Både ja och nej. Det som är jämförbart är det allmänna beteendet, som t.ex. att infallsvinkeln är lika med utfallsvinkeln vid reflektion. Det som ter sig blankt för ögat är också ofta blankt för IR-strålningen och skapar reflektion. Det kan dock vara vilseledande att dra jämförelsen för långt, t.ex. ett vanligt fönsterglas som är i det närmaste helt transparent för det synliga ljuset är det inte alls när det gäller IR-strålning. Som motsats finns det material som är ogenomskinliga för ögat men delvis transparenta för IR-strålningen.

Diagram över olika givartyper
Vad mäter instrumentet?


Totalt är det tre faktorer som påverkar mätningen. Den viktigaste och vanligtvis största faktorn är emissionen vilket är den strålning som mätobjektet själv avger. Den vanligaste störfaktorn är reflektionen som är den strålning som kommer från andra källor och reflekteras till instrumentet via mätobjektet. Den tredje är transmissionen, vilket är strålning som passerar genom mätobjektet.

Emission, reflektion, transmission
Vad är emissionsfaktor?


Eftersom olika material emitterar och reflekterar olika mycket behövs en korrrektion för att göra IR-mätningen noggrann. Denna korrektion kallas för emissionsfaktor. Som utgångspunkt har man en s.k. teoretisk svartkropp vilken har noll reflektion och transmission och har därmed emissionsfaktor 1, vilket skrivs "e = 1".
Olika materials emissionsfaktorer finns i tabeller och anges från e 0,01 till 0,99. De flesta IR-temperaturmätare har en förinställd emissionsfaktor på 0,95 vilket ger en bra noggrannhet på flertalet mätningar under +100 °C eftersom nästan alla ickemetalliska material som papper, gips, trä, gummi, sten, färg, livsmedel m.m. har en emissionsfaktor som ligger mycket nära just 0,95.

 

 

På instrument som inte markerar hela mätytan är det viktigt att ha koll på relationen mellan avstånd och mätytans diameter
Emission, reflektion, transmission

 


 

IR-mätarnas goda och dåliga sidor

 

 

När fungerar IR-temperaturmätning?


Temperaturmätning är ett stort område som omfattar en mängd olika mätsituationer med olika material, temperaturområden, massa, konsistens, vilken noggrannhet och svarstid som önskas etc. Därför är det svårt att generellt ange när en mätmetod fungerar bra eller dåligt. Några tumregler finns dock när det gäller IR-temperaturmätning. I stort sett går det att göra bra mätningar på alla ickemetalliska material och målade metallytor.

 

När det gäller högblanka metallytor rekommenderas IR-mätning enbart om ytan målas eller tejpas. Anlöpta eller oxiderade metallytor hamnar lite mitt i mellan. Emissionsfaktorn kan variera från ca. 0,3 till 0,9. Om man bara skall göra en jämförande mätning där dena absoluta noggrannheten inte är så viktig, är det OK att använda ett IR-instrument.

 

Önskas högre noggrannheter rekommenderas en jämförande kontaktmätning och korrigering med emissionsfaktorn, alternativt målning eller tejpning av ytan, vilket är metoder som generellt rekommenderas vid osäkerhet om en mätyta.

 

Felkällor vid IR-mätning
 
  • Felinställd emissionsfaktor. Kolla att rätt faktor är inställd om justering finns.
  • Blank metallyta. Reflektionen påverkar mätningen mer än emissionen.
  • Mätfläcken är större än mätobjektet.
  • Smuts eller imma på linsen.
  • Stor temperaturdifferens mellan instrument och omgivningsluft
  • Luftficka mellan förpackningsmaterial och mätobjekt

Se även: tips om IR-mätning

Noggrannhet för Pt100- och NTC-givare

 

IR-mätning vid brand
Mätning på en målad ståldörr för att kontrollera om det finns brand eller heta gaser bakom
IR-mätning av yoghurtburkar
Kontrollmätning av olika livsmedelsprodukter i produktion, lager, transport och butik m.m.
IR-mätning av värmeelement
Mätning på radiator (målad) för snabb kontroll av t.ex jämnheten i ett injusterat värmesystem
IR-mätning av asfalt
Kontroll att asfalten håller tillräcklig temperatur före läggning
Emissionstabell för några vanliga material
 
Material Temperatur E
Aluminium, blankvalsat 170 °C 0,04
Betong 25 °C 0.93
Is, slät 0 °C 0.97
Vatten 38 °C 0,67
Järn, polerat 20 °C 0.24
Järn med valsbeläggning 20 °C 0.77
Gips 20 °C 0.90
Glas 90 °C 0.94
Gummi, hårt 23 °C 0.94
Trä 70 °C 0.94
Kylfläns, svarteloxerad 50 °C 0.98
Koppar, något matt 20 °C 0.04
Koppar, oxiderad 130 °C 0.76
Plast (PE, PP, PVC) 20 °C 0.94
Mässing, oxiderad 200 °C 0.61
Papper 20 °C 0.97
Porslin 20 °C 0.92
Svartfärg (matt) 80 °C 0.97

 

 

Ladda hem faktabladet i PDF-format:

 

Broschyr om IR-temperatur