Termometer inframerah (IR)

Termometer inframerah (pirometer IR) adalah instrumen non-kontak untuk mengukur suhu permukaan benda. Cara kerjanya didasarkan pada deteksi radiasi termal yang secara alami dipancarkan oleh semua benda pada suhu di atas nol mutlak sesuai dengan hukum Stefan-Boltzmann dan hukum Planck. Radiasi inframerah (panjang gelombang 0,7-100 µm) ditangkap oleh sensor (pirosensor, mikrobolometer, sensor kuantum), difokuskan oleh optik, diproses oleh elektronik, dan ditampilkan sebagai suhu pada layar. Termometer inframerah banyak digunakan di industri, pemeliharaan prediktif, konstruksi, pangan, keamanan, dan pengendalian proses karena kecepatan pengukurannya, sifat non-kontaknya, dan kemampuannya untuk mengukur titik-titik yang sulit dijangkau.

Prinsip fisika

Setiap benda pada suhu T memancarkan radiasi termal dengan spektrum yang dijelaskan oleh hukum Planck, dengan puncak pada panjang gelombang yang berbanding terbalik dengan T (Hukum Wien: λ_max T = 2898 µm K). Intensitas total berbanding lurus dengan T⁴ (Hukum Stefan-Boltzmann: W = ε σ T⁴, di mana ε adalah emisivitas material, σ adalah konstanta Stefan-Boltzmann). Pirometer mengukur intensitas radiasi dalam pita spektral yang ditentukan oleh optik dan sensor, dan menghitung T dengan mengetahui ε dari material tersebut. Emisivitas bervariasi tergantung pada material (benda hitam ε≈1; logam mengkilap ε=0,1-0,3; material organik dan plastik ε=0,9-0,95) dan harus diatur dengan benar pada instrumen untuk mendapatkan pengukuran yang akurat.

Fitur-fitur alat tersebut

Pirometer portabel biasanya mencakup rentang suhu dari -30°C hingga +500°C (model umum) hingga +2000°C dan lebih tinggi (model metalurgi). Akurasi tipikal adalah ±1°C atau ±1% dari pembacaan. Resolusinya adalah 0,1°C. Jarak kerja dan ukuran target ditandai dengan rasio D:S (rasio jarak ke titik, biasanya 10:1 hingga 50:1 untuk model berkualitas tinggi). Pointer laser (terlihat sebagai titik atau lingkaran) memudahkan penargetan titik pengukuran. Fitur canggih meliputi emisivitas yang dapat disesuaikan, nilai maks/min/rata-rata, ambang batas alarm, pencatat data, dan output Bluetooth/USB. Model dengan optik ganda (teleskopik dan standar) mencakup berbagai aplikasi.

Pita spektral

Pirometer dibedakan berdasarkan pita spektral: panjang gelombang pendek (1-2 µm, untuk suhu tinggi, logam, tidak terpengaruh oleh emisivitas dalam mode dua warna); panjang gelombang menengah (3-5 µm, untuk banyak aplikasi industri, sangat baik untuk bahan kaca dan keramik); panjang gelombang panjang (8-14 µm, untuk suhu rendah dan menengah, sangat baik untuk HVAC dan bahan organik). Pilihan pita bergantung pada suhu tipikal (lebih disukai pita dengan puncak emisi material) dan materialnya (beberapa material transparan pada beberapa pita IR).

Applicazioni

Aplikasinya sangat beragam: pemeliharaan listrik (memeriksa titik panas pada panel distribusi tegangan menengah/rendah, motor, dan gardu listrik); pemeliharaan mekanik (bantalan, rem, poros, kipas); inspeksi bangunan (kebocoran termal, jembatan termal, integritas isolasi); industri makanan yang sesuai dengan HACCP (pemantauan suhu produk dengan akurasi lebih rendah daripada probe kontak tetapi jauh lebih cepat); industri kertas (pengering); plastik (jalur peniupan film, termoforming); metalurgi (tungku, penggulungan, penempaan, kontrol pengecoran); aplikasi medis (pemeriksaan tubuh, monitor medis); keselamatan kebakaran.

Batas emisivitas

Keterbatasan utama pirometri IR adalah ketergantungannya pada emisivitas material: permukaan logam mengkilap (ε ≈ 0,1) menghasilkan pengukuran yang sangat tidak pasti jika ε tidak diketahui secara pasti. Untuk mengatasi keterbatasan ini, digunakan metode berikut: pirometer dua warna atau rasio (pengukuran simultan dalam dua pita spektral, rasio tersebut kira-kira tidak bergantung pada emisivitas); penggunaan cat hitam matte atau pita perekat hitam (ε ≈ 0,95) sebagai "tambalan" dengan emisivitas yang diketahui pada titik pengukuran; pengukuran tidak langsung pada bagian sistem dengan emisivitas yang diketahui (tutup internal, terarium, lubang pengamatan); kalibrasi dengan termometer kontak referensi.

Standar dan kalibrasi

Pirometer IR dikarakterisasi secara metrologis sesuai dengan VDI/VDE 3511 dan ASTM E2847. Kalibrasi dilakukan dengan benda hitam referensi pada suhu yang diketahui, yang disertifikasi sesuai dengan ISO 17025, pada setidaknya 3-5 titik rentang pengukuran. Kalibrasi biasanya dilakukan setiap tahun atau tergantung pada intensitas penggunaan dan persyaratan pelanggan.