XiuaElectronics: [Robótica y Automatización Industrial].: abril 2018

Termómetro Infrarrojo UT300S UNI-T

Que tal amigos?

En el día de hoy hablaremos sobre el termómetro infrarrojo UT300S; veremos como funciona y toda la teoría que conlleva su funcionamiento. veamos.

UNI-T UT300S Termómetro Infrarrojo

Termómetro Infrarrojo Modelo UT300A y UT300B (en adelante, el "Termómetro") puede determinar la temperatura de la superficie midiendo la cantidad de energía infrarroja irradiada por la superficie del objetivo. Tienen una distancia a la figura de punto (D: S) diferente y un rango de temperatura diferente, detalles ver los contenidos. Los termómetros son termómetros infrarrojos sin contacto con un diseño de bajo consumo, por lo que se pueden usar durante más tiempo, lo que puede resolver la batería que cambia frecuentemente y los problemas de batería baja durante la medición. El diseño inteligente puede hacer que la medición sea más fácil y rápida.

DISTANCIA: Distancia y tamaño de punto A medida que aumenta la distancia (D) del objetivo que se está midiendo, el tamaño del punto (S) del área medida por la unidad aumenta. El tamaño del punto indica un 90% de energía encerrada. La D: S máxima se obtiene cuando el termómetro está a 1000 mm (100 in) del objetivo, lo que da como resultado un tamaño de punto de 20 mm (2 in).

CARACTERÍSTICAS:

Rango de temperatura-32℃~400℃
Alta precisión de medición ±2℃ or 2% (environment is 23℃±2℃)　
Repetición d e la precision ＜±0.5℃ or ＜±0.5%　
Emisividad 0.10~1.00 conmutable
Resolusión 0.1 // Distance to Spot Size - 12:1

A continuación veremos un vídeo donde probamos el funcionamiento de nuestro termómetro IR a diferentes temperaturas con diferentes materiales, además, más abajo en esta entrada hablaremos sobre toda la teoría que respalda el funcionamiento del termómetro infrarrojo y así mismo sobre la tabla de emisividad que utilizamos para calibrar este:

TEORÍA DE FUNCIONAMIENTO...

*TERMÓMETRO INFRARROJO: Un termómetro infrarrojo es un instrumento de medición de temperatura a distancio y sin contacto; es un medidor de temperatura de una porción de superficie de un objeto a partir de la emisión de luz del tipo cuerpo negro que produce. Estos termómetro por lo general lleva un láser que sirve como puntero, pero en general este láser solo es un apuntador, ya que como su nombre lo indica funciona a través de una frecuencia infrarroja.

En general los termómetros de infrarrojo no miden la temperatura sino que lo que hacen es medir la radiación térmica. Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética, siendo su intensidad dependiente de la temperatura y de la longitud de onda considerada. En lo que respecta a la transferencia de calor la radiación relevante es la comprendida en el rango de longitudes de onda de 0,1 µm a 1000 µm, abarcando por tanto la región infrarroja del espectro electromagnético.

La materia en un estado condensado (sólido o líquido) emite un espectro de radiación continuo. La frecuencia de onda emitida por radiación térmica es una función de densidad de probabilidad que depende solo de la temperatura.

Los cuerpos negros emiten radiación térmica con el mismo espectro correspondiente a su temperatura, independientemente de los detalles de su composición.

A temperatura ambiente, vemos los cuerpos por la luz que reflejan, dado que por sí mismos no emiten luz. Si no se hace incidir luz sobre ellos, si no se los ilumina, no podemos verlos. A temperaturas más altas, vemos los cuerpos debido a la luz que emiten, pues en este caso son luminosos por sí mismos. Así, es posible determinar la temperatura de un cuerpo de acuerdo a su color, pues un cuerpo que es capaz de emitir luz se encuentra a altas temperaturas.

*CALIBRACIÓN: La Calibración de un termómetro IR utilizando la superficie de un cubito de hielo en fusión como punto de medición. Este método de medición puede proporcionar datos muy precisos, sin embargo se debe calibrar bien, ya que la radiación medida depende de muchos parámetros: emisividad del objeto, uniformidad de la fuente, geometría del dispositivo...

Para la calibración de un termómetro IR se puede utilizar como punto de medición, la superficie de un cubito de hielo en fusión dentro de un vaso de agua. (ver fotografía)

Hay que tener en cuenta también que la medición por infrarrojos (IR) es una medida óptica , por ese motivo:

La lente de la cámara debe estar bien limpia;
El campo de medición debe estar libre de cualquier interferencia: sin polvo ni humedad, ni vapor o gas extraños.
La medición por IR es una medición de superficie por lo tanto:

Si hay presencia de polvo o bien óxido en la superficie del objeto a medir, la medición se realiza sobre estas partículas;
Si el valor parece dudoso, hay que usar en paralelo un termómetro de contacto clásico. Este último puede estar equipado con una sonda de inmersión o penetración (para mediciones en alimentos congelados).

*EMISIVIDAD: La emisividad, llamada antiguamente emitancia, es la proporción de radiación térmica emitida por una superficie u objeto debida a su temperatura. La emisividad direccional espectral se define como la razón entre la intensidad emitida por la superficie en una dirección particular y la intensidad que sería emitida por un cuerpo negro a la misma temperatura y longitud de onda. La emisividad total se obtiene por integración sobre todo el espectro electromagnético y todo el espacio. Cuanto más pequeño sea el valor de la emisividad, mejor aislante por reflexión será dicha superficie, siendo 1 el valor máximo.

Una cantidad relacionada es la absortividad, definida como la fracción de irradiancia recibida que es absorbida por un cuerpo. Toma valores entre 0 y 1. Para un cuerpo negro, la absortividad espectral es 1. Si la absortividad de un cuerpo es menor que 1, pero se mantiene constante para todas las longitudes de onda, éste se denomina cuerpo gris.

*COEFICIENTE DE EMISIVIDAD: El coeficiente de emisividad (ε), es un número adimensional que relaciona la habilidad de un objeto real para irradiar energía térmica, con la habilidad de irradiar si éste fuera un cuerpo negro:

ε= radiación emitida por una superficie/radiación emitida si fuera un cuerpo negro

Un cuerpo negro, por consiguiente, tiene un coeficiente ε = 1, mientras que en un objeto real, ε siempre se mantiene menor a 1.

Teniendo en cuenta la ley de Stefan-Boltzmann, la radiación emitida por una superficie real se expresa como una porción de la que emitiría el cuerpo negro y se expresa como:

donde:

Para los valores que debe tener la emisividad nos ayudaremos con la siguiente tabla, que va en relación con los ditintos materiales a medir:

Bien muchachos, esto es todo por hoy. Estén pendientes de mi canal, de mi blog y de mi pagina de Facebook para más contenido.

Fuentes:

Benito Moreno García, (2004), Higiene e inspección de carnes-I, Barcelona,
https://es.omega.com/prodinfo/termometros-infrarrojos.html
https://sensors-tutorials-arduino.blogspot.com.co/2014/11/contact-less-infrared-thermopile-sensor.html