Đo nhiệt độ hồng ngoại so với cặp nhiệt điện: Bạn có thực sự hiểu sự khác biệt?

Bức xạ hồng ngoại nằm giữa ánh sáng khả kiến và vi sóng trong phổ điện từ, với bước sóng từ 700 nanomet đến 1 milimet, bao gồm hồng ngoại gần, hồng ngoại giữa và hồng ngoại xa. Hồng ngoại gần đề cập đến phần của phổ hồng ngoại gần với ánh sáng khả kiến, hồng ngoại xa đề cập đến phần của phổ hồng ngoại gần với vi sóng và hồng ngoại giữa nằm giữa hai phần này.

Cần lưu ý rằng bức xạ hồng ngoại là "vô hình", có nghĩa là nó không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Nó nằm ngoài ánh sáng đỏ có thể nhìn thấy bằng mắt người và có tần số thấp hơn ánh sáng đỏ. Tương tự đối với ánh sáng cực tím, nằm ngoài ánh sáng tím có thể nhìn thấy bằng mắt người và có tần số cao hơn ánh sáng tím.

Bức xạ hồng ngoại là thứ mà chúng ta không thể quan sát bằng mắt thường và để "nhìn thấy" bức xạ hồng ngoại, cần có thiết bị đặc biệt. Hai kỹ thuật phổ biến nhất để đo nhiệt độ bề mặt là cảm biến hồng ngoại (IR) (không tiếp xúc) và cặp nhiệt điện (loại tiếp xúc). Mỗi loại có những ưu điểm và ứng dụng lý tưởng riêng. Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp đo nhiệt độ đáng tin cậy trên thị trường, bạn có thể tự hỏi: Loại nào phù hợp với tôi?

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cung cấp một giới thiệu chi tiết về những điều cơ bản của cảm biến hồng ngoại và cặp nhiệt điện tiếp xúc, so sánh nguyên tắc hoạt động, ưu điểm và cách xác định công nghệ nào phù hợp nhất với nhu cầu của bạn.

Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại (Cảm biến IR) là gì?
Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại, đôi khi được gọi đơn giản là cảm biến IR, đo bức xạ hồng ngoại do bề mặt của một vật thể phát ra. Vì tất cả các vật thể trên nhiệt độ không tuyệt đối đều phát ra bức xạ hồng ngoại, nên các cảm biến này có thể đo nhiệt độ bề mặt mà không cần tiếp xúc vật lý với vật thể.

1. Cách chúng hoạt động
Cảm biến IR phát hiện cường độ năng lượng hồng ngoại bằng cách sử dụng một bộ phát hiện và thấu kính tích hợp, tập trung năng lượng vào phần tử cảm biến. Sau đó, cảm biến tính toán nhiệt độ dựa trên cường độ của sóng hồng ngoại.

2. Lợi ích chính

• Đo không tiếp xúc: Lý tưởng cho các bề mặt nguy hiểm, chuyển động hoặc cực nóng.
• Thời gian phản hồi nhanh: Các phép đo có thể gần như tức thời.
• Nguy cơ nhiễm bẩn tối thiểu: Vì chúng không tiếp xúc, chúng làm giảm các lo ngại về nhiễm bẩn chéo (đặc biệt hữu ích trong môi trường thực phẩm và y tế).

3. Cân nhắc

• Độ phát xạ: Các vật liệu khác nhau phát ra bức xạ hồng ngoại với tốc độ khác nhau; việc hiểu rõ độ phát xạ là rất quan trọng để có được kết quả đọc chính xác.
• Bề mặt phản xạ: Vật liệu có độ phản xạ cao hoặc sáng bóng có thể gây ra kết quả đọc không chính xác trừ khi cảm biến được cấu hình đúng cách.
• Tỷ lệ khoảng cách-điểm: Cảm biến hồng ngoại có một tỷ lệ nhất định xác định kích thước của điểm đo tại một khoảng cách nhất định. Việc duy trì trong phạm vi tối ưu là rất quan trọng để có được độ chính xác.

Cặp nhiệt điện tiếp xúc là gì?
Cặp nhiệt điện tiếp xúc là một loại cảm biến đơn giản nhưng cực kỳ phổ biến để đo nhiệt độ. Nó sử dụng hai kim loại khác nhau tạo ra một điện áp nhỏ khi tiếp xúc với nhiệt. Điện áp thay đổi theo nhiệt độ, cho phép cặp nhiệt điện đo nhiệt độ của vật thể mà nó tiếp xúc.

1. Cách chúng hoạt động
Cặp nhiệt điện được tạo ra bằng cách hàn hai dây kim loại lại với nhau tại một mối nối (mối nối "nóng"). Khi mối nối này được nung nóng, các kim loại tạo ra điện áp. Một đồng hồ hoặc bộ ghi dữ liệu đọc điện áp và chuyển đổi nó thành kết quả đọc nhiệt độ.

2. Lợi ích chính

• Phạm vi nhiệt độ rộng: Cặp nhiệt điện có thể đo mọi thứ từ nhiệt độ đông lạnh đến nhiệt độ cực cao, tùy thuộc vào loại kim loại được sử dụng.
• Tiết kiệm chi phí: Chúng thường không tốn kém và có sẵn rộng rãi.
• Bền bỉ và linh hoạt: Nhiều mẫu cặp nhiệt điện được thiết kế để chịu được môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như lò nung hoặc các quy trình công nghiệp ăn mòn.

3. Cân nhắc

• Thời gian phản hồi chậm hơn: Cặp nhiệt điện phải tiếp xúc vật lý để đạt đến nhiệt độ của vật thể, điều này có thể chậm hơn so với các phương pháp không tiếp xúc.
• Mòn và rách: Là một giải pháp tiếp xúc, cặp nhiệt điện có thể bị suy giảm hoặc hư hỏng trong môi trường mài mòn hoặc ăn mòn.
• Lắp đặt: Việc đặt trực tiếp trên hoặc bên trong thiết bị hoặc sản phẩm có thể không thực tế hoặc không an toàn trong một số trường hợp.

Bạn cần loại nào?
Chọn Cảm biến hồng ngoại (Cảm biến IR) nếu…

• Bạn cần kết quả đọc nhanh, không tiếp xúc từ xa.
• Các bề mặt bạn đang đo là nguy hiểm, chuyển động hoặc ngoài tầm với.
• Bạn đang làm việc với các quy trình mà việc tránh ô nhiễm là bắt buộc (thực phẩm, y tế).
• Bạn muốn "kiểm tra điểm" nhiều mặt hàng một cách nhanh chóng.

Chọn Cặp nhiệt điện nếu…

• Bạn đang đo nhiệt độ khắc nghiệt bên trong máy móc, lò nung hoặc lò sấy.
• Bạn cần một giải pháp bền bỉ, tiết kiệm chi phí để theo dõi nhiệt độ liên tục hoặc nhúng.
• Tiếp xúc trực tiếp là an toàn và khả thi (ví dụ: bề mặt có thể tiếp cận và không dễ bị ô nhiễm).

Mẹo chọn cảm biến phù hợp
1. Xác định môi trường của bạn
Xem xét xem bề mặt mục tiêu có di chuyển, nguy hiểm hay không thể tiếp cận được.

2. Kiểm tra phạm vi nhiệt độ yêu cầu
Cả cảm biến IR và cặp nhiệt điện đều có các mẫu được thiết kế cho các phạm vi nhiệt độ cụ thể.

3. Đánh giá nhu cầu về độ chính xác
Cả hai loại cảm biến đều cung cấp độ chính xác khác nhau; phù hợp với các yêu cầu về độ chính xác của ứng dụng của bạn.

4. Tính đến việc bảo trì
Cặp nhiệt điện có thể cần thay thế đầu dò theo thời gian; cảm biến hồng ngoại có thể cần làm sạch thấu kính.

5. Ngân sách và quy mô
Chi phí trên mỗi đơn vị, số lượng cần thiết và tích hợp hệ thống tổng thể có thể ảnh hưởng đến lựa chọn của bạn.

Cảm biến hồng ngoại (IR) và cặp nhiệt điện tiếp xúc đều hoạt động tốt trong các lĩnh vực khác nhau. Cảm biến hồng ngoại rất phù hợp để đo nhanh, không tiếp xúc, đặc biệt khi xử lý các bề mặt khó tiếp cận hoặc nguy hiểm. Cặp nhiệt điện là các công cụ đo nhiệt độ trực tiếp đã được chứng minh, cung cấp các tùy chọn bền bỉ, tiết kiệm chi phí để đối phó với các điều kiện khắc nghiệt.