13.04.2021

Принцип работы пирометра – принцип работы и коэффициент излучения прибора. Измерение температуры бесконтактным методом

Содержание

Что такое пирометрия?! Методы пирометрии. Классификация пирометров.

Что такое пирометрия?! Методы пирометрии. Классификация пирометров.

Что такое пирометрия?!  Методы пирометрии. Классификация пирометров.

Мы все привыкли к измерению температуры различных тел контактным способом – при помощи термометров. Обычный ртутный термометр находится в аптечке каждой семьи, термометры расширения (кондуктометрический термометр), активно применяются в промышленности. Однако, сегодня, мы расскажем о принципиально «новом», доселе многим неизвестном, и ещё пока редком методе бесконтактного измерения температуры различных тел.

Возможно, регулярные читатели наших статей скажут, что мы уже писали про тепловизоры, и даже не один раз. Однако, нам есть, что Вам ответить: тепловизоры – это дорогие профессиональные приборы, с огромным функционалом. Зачастую, иметь тепловизор на вооружении, у небольших фирм и обычных пользователей, попросту, нет финансовой возможности и острой необходимости.

Тогда, для профессионалов, которые каждый день сталкиваются с необходимостью измерения температуры различных тел и сред, идеальным решением станет пирометр.

Пирометр – это прибор, который предназначается для измерения температуры практически любого тела бесконтактным методом на расстоянии (чаще всего до трех метров).

Пирометр Bosch PTD-1

Пирометр Bosch PTD-1

Соответственно, пирометрия – это совокупность, или сумма способов и методов получения информации о температуре нагретых тел на расстоянии.

В основе работы пирометра лежит принцип восприятия электромагнитных лучей (энергии), излучаемых любым материальным телом, причем, интенсивность и спектр излучения этой энергии имеет прямую зависимость от температуры этого материального тела.

Кстати, вы заметили, что в начале статьи, мы поместили слово «новый» (метод) в кавычки?! Всё дело в том, что первый

пирометр был изобретен ещё в 1731 году Питером ван Мушенбруком – голландским ученым, который изготовил пирометр для проведения своих опытов по тепловому расширению твердых тел. Это был далеко не тот пирометр, который вы можете найти в нашем каталоге, однако, сам факт построения такого прибора – открытие.

Сам термин «пирометрия» — появился ещё в начале 20 века, однако толчок к развитию, пирометрия получила только в 60-х годах прошлого столетия. Именно в то время были проведены опыты и сделаны открытия, которые и позволили производить портативные пирометры с высокими потребительскими характеристиками в промышленных масштабах. Первый переносной пирометр был разработан в недрах компании Wahl в 1967 году. С тех пор, пирометры совершенствуются, и сегодня, благодаря современным принципам построения параллелей сравнения, когда температура тела измеряется на основе полученных данных с инфракрасного приемника, границы, в которых происходит измерение температур твердых и жидких тел, существенно расширились.

Стационарный оптический пирометр для промышленного применения Raytek

Стационарный оптический пирометр для промышленного применения Raytek

Вообще, основных методов в пирометрии всего два:

— Радиационный метод;

— Оптический метод.

Конечно, с момента их появления, технологии шагнули далеко вперед, поэтому и сами приборы – пирометры усовершенствовались, усложнились, стали более точными, однако, суть методов осталась неизменной. Рассмотрим оба метода более подробно.

1. Радиационный метод пирометрии – основан на зависимости яркости и интенсивности энергетического излучения от температуры материального тела в некотором ограниченном волновом диапазоне – обычно, в инфракрасном. Именно поэтому, приборы использующие такой метод называются инфракрасными пирометрами (или инфракрасными радиометрами или термометрами).

Пирометр инфракрасный TESTO 830-T1

Пирометр инфракрасный TESTO 830-T1

Принцип действия инфракрасного (ИР) пирометра достаточно прост: поскольку существует пропорциональная зависимость между яркостью излучения предмета и его температурой, то измерив яркость и пересчитав её, можно получить достоверное значение температуры. Т.е. основым и главным элементом пирометра, работающего радиационным методом, является специальный датчик, который преобразует яркость тепловой энергии ИР-диапазона в электрический сигнал. Здесь яркость теплового луча фиксируется оптической системой, обрабатывается датчиком. Электрический сигнал с датчика поступает в блок обработки информации, после чего, результат измерения выводится на дисплей.

2. Оптический метод пирометрии – основан на зависимости спектра излучения от температуры минимум в двух диапазонах: диапазоне инфракрасного излучения и диапазоне видимого спектра. Т.е. для данного метода, использован принцип зависимости цвета излучения от температуры объекта.

Например, тела, нагретые до температуры 700-800 °С – обладают темно-оранжевым свечением. Для тел, температура которых составляет около 1000 градусов Цельсия, характерен ярко-оранжевый цвет излучения. Тела, температурой в 2000 °С – испускают ярко-желтое свечение, а температурой 2500 °С – почти белое.

Оптический пирометр с выносным датчиком Raytek

Оптический пирометр с выносным датчиком Raytek

Существуют два основных типа оптических пирометров:

Яркостный пирометр – прибор, который способен определять температуру тела, при помощи визуального сравнения излучения пердмета с излучением эталонной нити. Т.е. оператор, смотрит в окуляр на измеряемый объект, регулируя при этом величину излучения нити путем пропускания через эту нить электрического тока. Нить в окуляре должна быть совмещена с изображением объекта. Необходимо подобрать такое значение электрического тока, при котором цвет излучения нити совпадёт с цветом объекта и как-бы «растворится» в нём. По такому значению тока и определяют температуру нагретого тела. Яркостные пирометры, зачастую называют пирометрами с исчезающей нитью.

Цветовой пирометр (по другому — пирометр спектрального отношения или мультиспектральный пирометр) – прибор, который сравнивает энергетические яркости объекта в разных областях спектра. Т.е. в пирометре этого типа используется несколько датчиков (минимум два), которые и измеряют яркость свечения объекта в двух и более частях спектра, после чего, оценивается их соотношение. Мультиспектральные пирометры обладают максимальной точностью в определении температуры объекта, именно поэтому, на сегодняшний день, профессионалы выбирают именно эти оптические пирометры.

Отечественный пирометр спектрального отношения ДПР-1 «СОВА»

Отечественный пирометр спектрального отношения ДПР-1 «СОВА»

В начале 20 века, яркостные пирометры были распространены повсеместно, однако, начиная с середины 60-х годов, ситуация начала меняться. Были выпущены компактные, точные и удобные инфракрасные радиационные пирометры, которые постепенно вытеснили яркостные пирометры с рынка. Сегодня, практически все портативные пирометры – это приборы, работающие по радиационному методу. Это связано в первую очередь с тем, что они стоят дешевле оптических, проще и удобнее в применении, и могут обеспечить достаточно высокую точность измерения. Однако, оптические пирометры, и в частности пирометры спектрально отношения, обладают своими достоинствами.

Рассмотрим достоинства и недостатки приборов различного типа более подробно.

1) Достоинства и недостатки инфракрасных пирометров.

— Достоинства:

Основным достоинством радиационного инфракрасного пирометра является сравнительно простая конструкция, вследствие чего, такой пирометр имеет невысокую стоимость, но высокую надежность и малые размеры. Благодаря использованию только одного приёмника, преобразователя и усилителя (в отличие от оптического пирометра, у которого таких комплектов минимум два), радиационный пирометр ломается реже и стоит дешевле.

Пирометр инфракрасный Condtrol IR-T1

Пирометр инфракрасный Condtrol IR-T1

Другим преимуществом инфракрасного пирометра является хорошая разрешающая способность (выше, чем у любого оптического пирометра идентичной ценовой категории). Радиационные пирометры прекрасно измеряют температуру тел, нагретых до 300-400°С и выше. К тому же, приспособлены для работы в необычных условиях и узких спектральных диапазонах, например, при проведении измерения через открытый огонь.

Эксклюзивным преимуществом радиационного пирометра является способность измерения низких температур – до -50°С (пирометры другого типа не способны на это).

Именно эти преимущества и обусловили широкое распространение пирометров этого типа.

— Недостатки:

Существенным недостатком инфракрасных пирометров является зависимость конечного результата измерения от излучательной способности предмета измерения. Что это означает? Возьмем две металлические емкости – одну абсолютно новую (светлую и блестящую), а вторую – сильно окисленную (матовую и темную). Нальем в обе емкости воду и доведем до температуры кипения (100°С), после чего, проведем измерение инфракрасным пирометром. Значение температуры по пирометру, для окисленной емкости будет соответствовать действительности – примерно 95°С, а для новой – нет (будет ниже 50°С). Это можно объяснить тем, что, из-за не одинаковой излучательной способности, при прочих равных условиях и идентичной температуре, разные объекты будут излучать разное количество световой энергии.

На величину излучательной способности, также, оказывает влияние физическое состояние объекта (газ, жидкость или твердое тело), фактура его поверхности (матовая или гладкая), наличие защитных покрытий или пленок, ржавчины, накипи и других естественных образований. Считается, что излучательная способность абсолютно черного объекта равняется единице (1), а зеркала – нулю (0). На практике же коэффициент излучающей способности колеблется от 0,02 до 0,99.

Погрешность, вызванную излучательной способностью, можно компенсирвоать благодаря специальным регуляторам, которые ставятся на современные приборы. Такой регулятор позволяет подстроить пирометр под свойства конкретного исследуемого тела. Регулятор помогает скорректирвоать результаты измерений и добиться высочайшей точности при измерении температуры практически любого объекта.

Регулятор позволяет добавить коэффициент для увеличения точности измерений. Таблица коэффициентов излучения для различных материалов в алфавитном порядке представлена ниже.


Материал поверхности

Коэффициент излучения

Материал поверхности

Коэффициент излучения

— ε —

— ε —

Алюминиевая Фольга

0,04

Молибден полированный

0.05 — 0.18

Алюминиевый лист

0,09

Мрамор белый

0,95

Алюминий грубой обработки

0,07

Мягкая сталь

0.20 — 0.32

Алюминий полированный

0.039 — 0.057

Никель, окисленный

0.59 — 0.86

Алюминий сильно окисленный

0.2 — 0.31

Никель, полированный

0,072

Асфальт

0,93

Окись Магния

0.20 — 0.55

Базальт

0,72

Олово неокисленное

0,04

Бериллий

0,18

Опилки

0,75

Бетон

0,85

Песок

0,76

Бетонные плитки

0,63

Пластмассы

0,91

Бумага офисная

0,55

Платина, полируемая пластина

0.054 — 0.104

Висмут

0,34

Поверхность, обработанная прессованием углеродом

0,98

Вода

0.95 — 0.963

Полируемая Медь

0.023 — 0.052

Вольфрам полированный

0,04

Полость черного тела

1

Вольфрамовая нить

0.032 — 0.35

Провод нихромовый

0.65 — 0.79

Гипс

0,85

Ртуть жидкая

0,1

Гипс

0,98

Свинец окисленный

0,43

Глинозем, обработка пламенем

0,8

Свинец чистый неокисленный

0.057 — 0.075

Гранит

0,45

Серебро полированное

0.02 — 0.03

Дуб

0,91

Слой металла, нанесенный на медь гальваническим способом

0,03

Железо полированное

0.14 — 0.38

Сталь нержавеющая

0,85

Железо, грубый слиток

0.87 — 0.95

Сталь нержавеющая полированная

0,075

Железо, пластина покрытая красной ржавчиной

0,61

Сталь нержавеющая 301

0.54 — 0.63

Железо, темно-серая поверхность

0,31

Стекло

0,92

Инконель окисленный

0,71

Стекло, пирекс

0.85 — 0.95

Кадмий

0,02

Сурьма полированная

0.28 — 0.31

Каучук, мягкий

0,86

Титан полированный

0,19

Каучук, твердая глянцевая пластина

0,94

Углерод, не окисленный

0,81

Кирпич, огнеупорная глина

0,75

Углеродистая нить

0,77

Красный кирпич

0,9

Фарфор глазурованный

0,92

Кремниевый Карбид

0.83 — 0.96

Хлопковая ткань

0,77

Ламповая сажа

0,96

Хром полированный

0.08 — 0.36

Латунь окисленная при 600oC

0,6

Черная краска силиконовая

0,93

Латунь полированная

0,03

Черная краска эмаль

0,8

Лед

0,97

Черная краска эпоксидная

0,89

Магний полированный

0.07 — 0.13

Черная оптическая диафрагма

0,95

Медная необработанная пластина

0,22

Чистое золото высокой полировки

0.018 — 0.035

Медно-никелевый сплав полированный

0,059

Чугун после плавки

0,44

Медь нагретая и покрытая толстым окисным слоем

0,78

Чугун, после плавки и тепловой обработки

0.60 — 0.70

Но это всё для стандартных материалов. А что же делать, когда необходимо измерить температуру материалов, не приведенных в таблице? Например, если степень окисления старой металлической емкости может различаться, то и коэффициент может быть различным. В таких случаях, необходимо пользоваться специальными таблицами или методиками определения излучательной способности, которые должны идти в комплекте с прибором.

Вторым недостатком инфракрасных пирометров (да-да, мы всё ещё говорим про недостатки) является точность, которая напрямую зависит от расстояния от прибора до объекта измерения. Именно поэтому, специалисты советуют для измерения температуры раскаленных или труднодоступных объектов выбирать пирометры обладающие высоким оптическим разрешением. Ведь, именно благодаря этому параметру, определяется расстояние до объекта, на котором оператор может находиться, не искажая точность измерений.

2) Достоинства и недостатки оптических мультиспектральных пирометров:

Пирометры спектрального отношения, как мы уже говорили, измеряют температуру объекта, путем вычисления значения отношения сигналов с двух и более приемников, работающих в разном диапазоне волн. В теории, такой метод должен был исключить основные проблемы, которые присущи инфракрасным пирометрам. Ведь зависимость качества сигнала от расстояния для обоих датчиков абсолютно одинакова, и поэтому не сказывается на их отношении. Таким образом, точность прибора не зависит ни от расстояния до объекта, ни от его излучательной способности. Но это в теории, а на практике, дело обстоит совсем не так. На практике, по опыту проведенных измерений выяснилось, что даже при оптическом методе определения температуры, излучательная способность, хотя и косвенно, но оказывает влияние на результаты измерений, тем самым приводя к существенным погрешностям (до 10%). Если сложить сюда и другие недостатки оптических пирометров: низкая надежность, высокая стоимость и др., то становится понятно, почему инфракрасные радиационные приборы пользуются большим спросом.

Однако, благодаря современным цифровым технологиям, появились приборы, обладающие особыми алгоритмами расчета корректирующего сигнала для оптических пирометров. В таких «улучшенных» пирометрах погрешность составляет всего 1% для температур от 600 до 2400°С, что очень хорошо. Стоимость же таких приборов в разы больше чем обычных приборов без коррекции.

Пирометр цифровой мультиспектральный Raytek Raynger-3i

Пирометр цифровой мультиспектральный Raytek Raynger-3i

Таким образом, современный оптический пирометр: наиболее точный, но, в то же время, более дорогой и менее удобный.

Помимо классификации по принципу действия, пирометры можно разделить по следующим признакам:

1. В зависимости от температурного диапазона:

— Высокотемпературные – для сильно нагретых объектов.

— Низкотемпературные – для объектов даже с минусовой температурой

2. В зависимости от исполнения

— Переносные – в основном это радиационные пирометры,

— Стационарные – используются в промышленности для непрерывного контроля производственного процесса.

3. По способу визуализации результатов измерения

— Текстово-цифровые – температура показывается в градусах.

— Графические – на картинке выделяются различными цветами области высоких, средних и низких температур. Объект представлен в спектральном разложении. Приборы такого типа называют тепловизорами.

В качестве заключения, необходимо упомянуть о том, что пирометр – это высокоточный измерительный прибор, который предназначен для бесконтактного измерения температуры. И хотя пирометры не лишены недостатков, но они помогают специалистам в их ежедневной работе. Наибольшее распространение инфракрасные пирометры получили неслучайно. Они используются в промышленности и в быту, они доступны по деньгам, надежны, просты в эксплуатации и способны обеспечить более чем приемлемую точность при замерах температуры.

что это такое? Для чего нужен? Как выбрать?

Наверх
  • Рейтинги
  • Обзоры
    • Смартфоны и планшеты
    • Компьютеры и ноутбуки
    • Комплектующие
    • Периферия
    • Фото и видео
    • Аксессуары
    • ТВ и аудио
    • Техника для дома
    • Программы и приложения
  • Новости
  • Советы
    • Покупка
    • Эксплуатация
    • Ремонт
  • Подборки
    • Смартфоны и планшеты
    • Компьютеры
    • Аксессуары
    • ТВ и аудио
    • Фото и видео
    • Программы и приложения
    • Техника для дома
  • Гейминг
    • Игры
    • Железо
  • Еще
    • Важное
    • Технологии
    • Тест скорости

Что такое пирометр, где используется и как? — журнал «Рутвет»

Оглавление:

  1. Что такое пирометр и какова его область применения?
  2. Принцип действия пирометров
  3. Устройство пирометра и особенности работы
  4. Классификация пирометров и их использование

Пирометр — это портативный или стационарный прибор, предназначенный  для измерения температурных показаний дистанционно. Визуально подобный тип устройств напоминает лазерный бластер, который часто встречается в фантастических кинолентах.  То есть по своей сути пирометр — все та же разновидность известного всем термометра.  Отличаются такие устройства в первую очередь своим высоким уровнем безопасности, поскольку замер температуры можно проводить без необходимости контакта с поверхностью.

Что такое пирометр и какова его область применения?

Применять такое оборудование уместно при контроле за температурным режимом на объектах с  высоким риском поражения электрическим током, при работе с поверхностями, где возможно возникновение резкого скачка температур, а также при регулярном использовании приборов с температурной неоднородностью. За счет того, что в таком приборе считывание теплового излучения происходит в инфракрасном диапазоне, пирометры способны проводить замеры на расстоянии в 15 метров от объекта. Именно поэтому пирометры считаются не только безопасными, но и максимально удобными и точными приборами, которые позволяют зафиксировать нужные показатели. Таким образом, можно сделать заключение, что основными отличиями пирометров от стандартных и привычных термометров являются следующие факторы:

  • Пирометры способны работать в диапазоне температур -50 до + 3000 градусов;
  • Такие приборы откликаются в течение 0,5-1,5 секунды;
  • Пирометры имеют низкую погрешность измерений по сравнению с обычными термометрами.

Что касается точности измерений, то у пирометров этот показатель варьируется в пределах 0,1-0,2 градусов, а вот у термометра в пределах 2 градусов.

Подробнее узнать о пирометрах можно из этого видеоролика.

Прежде чем, углубляться в принцип действия такого прибора, как пирометр стоит определиться с его областью применения. Оказывается, что сфера использования приборов подобного рода весьма велика. К примеру, в быту пирометры можно использовать для фиксации температуры в морозильной камере, духовом шкафу, котлах центрального отопления и бытовых приборах. Также пирометры можно устанавливать в труднодоступных местах, где необходимо произвести замер температуры. В промышленности пирометры  применяются для контроля над температурным режимом изготавливаемой продукции и используемых материалов на всех этапах промышленного производства. Кроме этого, пирометры могут использоваться в сфере ЖКХ и даже в путешествиях. В сфере ЖКХ — это измерение отклонений параметров в системах вентиляции, отопления и водоснабжения, а в путешествиях — в качестве прибора для измерения температуры песка, воды в водоемах, поверхности вулканов и на других подобных природных объектах.

Принцип действия пирометров

Что же касается самого принципа работы устройства, то он основан на определении значения излучаемой энергии, которая исходит от измеряемого объекта. Делать замеры с помощью пирометров очень просто, удобно и достаточно быстро. Измерения можно проводить с любого расстояния, которое ограничивается только лишь диаметром излучаемого тела и прозрачностью окружающей среды. Пирометры инфракрасного типа способны работать на основе детектора инфракрасных лучей. При этом температура измеряемого тела непосредственно будет оказывать влияние на спектр и интенсивность излучения. Также в зависимости от характеристик и будет изменяться температура объекта.

Устройство пирометра и особенности работы

Главным элементом конструкции пирометра считается детектор инфракрасного теплового излучения, интенсивность и спектр которого зависят от температуры поверхности измеряемого объекта. В устройстве встроенная электронная система измерения фиксирует данные и отображает их в последующем в удобном для дальнейшего анализа формате. Как правило, стандартный пирометр визуально напоминает собой пистолет с небольшим жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображены замерянные значения температуры. В основном пирометры имеют небольшие и достаточно компактные размеры. В большинстве современных вариантах пирометров кроме всего прочего также имеются дополнительные функции, такие как:

  • Наличие внутренней памяти для хранения замеров;
  • Возможность определения минимального и максимального значений измерений;
  • Подача звукового или же визуального оповещения при достижении параметром порогового значения.

Если же данные с пирометра требуется в дальнейшем переносить в компьютер или на внешний носитель, то в нем предусматривается наличие USB-интерфейса.

Устройство пирометра и особенности работы

Читайте также « Хайп, как новомодное явление среди молодежи»

И материал «Умные часы: какие лучше купить ребенку?»

Классификация пирометров и их использование

К основным критериям, по которым классифицируются пирометры относятся следующие показатели:

  • Температурный диапазон измерения;
  • Способ перевозки;
  • Назначение.

По температурному диапазону пирометры бывают высокотемпературными и низкотемпературными. Первые используются для измерения нагретых тел с температурой более 400 градусов. Вторые при определении показателей при отрицательном значении от -35 градусов. В зависимости от способа перевозки пирометры бывают переносными или стационарными. Стационарные в основном встречаются в промышленности и не подлежат дальнейшей транспортировке, а переносные — в полевых условиях и специальных лабораториях на колесах. По своему назначению пирометры бывают инфракрасными и оптическими. В инфракрасных имеется лазерный указатель для точного наведения на цель, а в оптических все происходит благодаря взаимосвязи цвета излучения и температуры.

Классификация пирометров и их использование

Подробнее о пирометрах будет рассказано в этом видеоматериале. Оставляйте свои комментарии и высказывайте пожелания к материалу.

Инфракрасный термометр – прибор для умных людей. Часть 1 / Даджет corporate blog / Habr

Температура является важнейшей физической величиной, для измерения которой придуманы многочисленные методы. В данной статье рассмотрен бесконтактный способ измерения температуры при помощи инфракрасного термометра MT4004.
С одной стороны, прибор очень прост в эксплуатации: наведи термометр на объект, нажми на кнопку – получишь результат, и твоя мечта осуществится! Так пела группа “Технология”.
Но что же ты не рад?

Все потому, что владелец термометра должен обладать некоторыми знаниями, чтобы правильно определять (но ещё лучше – сравнивать) температуру и умело использовать прибор. А термометр поможет уменьшить его расходы и даже спасти жизнь.
Об этих знаниях, практическом применении и тонкостях в работе с инфракрасным термометром рассказано в статье. Не обойдется без волнительного разбора прибора с изучением его внутренностей.

Можно ли проверить работоспособность пульта дистанционного управления при помощи термометра?
Считается, что пчелы и бабочки находят цветок по запаху или цвету. А как вам “тепловая” версия?
Как термометр поможет в уменьшении расхода топлива автомобиля?
Дуть или не дуть, чтобы остудить чай или суп (заявка на премию)?
Почему при кормлении ребенка берут кашу с края тарелки?
Как измерить среднюю температуру по больнице?
Измеряет ли пирометр температуру воздуха?
Как найти трубки (кабель) теплого пола?
Почему мы мёрзнем при ветре?

Змеи, кнопки и парадокс чайника

Если не брать в расчет различные виды производства с соблюдением технологических режимов, то абсолютное большинство людей точно знает лишь несколько значений температур: плавления льда, тела здорового человека, кипения воды.
Но даже эти знакомые всем цифры 0, 36,6 и 100 имеют отклонения. Температура тела в разных местах отличается, температура кипения воды зависит от атмосферного давления и т. д.
Температура всего остального нас волнует на уровне “жарко-холодно” и главное, чтобы она не выходила за привычные рамки.

Определить температуру на расстоянии человек может косвенным образом через органы слуха (зашипело), обоняния (сгорело) и зрения (убежало).
Но основной канал, это 16 000 тепловых рецепторов, разбросанных по всему телу, благодаря чему он чувствует тепловое излучение от Солнца, костра и батареи отопления.
Гремучие змеи имеют два рецептора, обладающих более высокой, чем у человека чувствительностью в инфракрасном диапазоне, что позволяет им охотиться в полной темноте.

Чтобы расширить свои возможности по дистанционному измерению температуры, человек изобрел инфракрасный термометр, одним из представителей которого является модель МТ4004, позволяющая производить быстрое измерение температуры поверхности.

Для проведения измерения необходимо нажать на кнопку включения “ON”, расположенную рядом с индикатором.
При кратковременном нажатии, термометр произведёт измерение и зафиксирует результат на 15 секунд – до отключения прибора, что удобно для определения температуры в труднодоступных местах. Перед отключением индикатор демонстрирует надпись “oFF”.
Если кнопку “ON” держать в нажатом состоянии, то термометр переходит в режим непрерывных измерений с частотой два раза в секунду. Выбранная скорость позволяет с легкостью считывать обновляемые показания.
Вообще у прибора две кнопки. Вторая – “C/F”, расположена с обратной стороны корпуса и скрыта в недрах прибора. Доступ к ней производится через отверстие в корпусе при помощи зубочистки или слегка заостренной спички. Кнопка позволяет отображать температуру в градусах Цельсия или Фаренгейта. Для переключения режима отображения включают термометр кратковременным нажатием кнопки “ON”, и затем нажимают кнопку “C/F”. В нашей стране градусы Фаренгейта практически не используются.
Рабочий диапазон термометра -27,4… +428 градусов Фаренгейта (-33… +220 Цельсия), поэтому фильм “451 градус по Фаренгейту” снять не удалось. Для поджигателей бумаги прибор пишет ”Hi”, что означает превышение верхнего предела измерений.
На южном полюсе прибор напишет “Lo”.
В двух испытаниях встречалась надпись “Er2” – когда термометр полоснула струя воздуха температурой 650 градусов Цельсия и когда он слишком близко приблизился к огню газовой комфорки. Возможно, это был перегрев датчика. Логично, что должна существовать и надпись “Er1”, но мне она не показалась (может оно и к лучшему?).

Чайник, это не только характеристика начинающего специалиста. Этим словом также именуют емкость для нагрева воды.
Измерим температуру кипящего чайника. К сожалению, струя свистящего пара на фотографии не наблюдается, но она есть (как тот суслик, которого не видно). Из показаний прибора и зависимости температуры кипения от высоты можно подумать, что измерения производятся на высоте 22,5 км. Но на самом деле, все происходит гораздо ниже, так как виден оператор без скафандра.

Если этот же чайник использовать в походах, то в зависимости от степени его закопчености, при кипении воды температура корпуса возрастет до 95…98 градусов.
Что изменилось кроме сажи, появившейся на стенках сосуда?
Парадоксальное на первый взгляд явление объясняется просто. При одной и той же температуре различные поверхности излучают по-разному: одни сильнее, другие – слабее.

Изучение инфракрасного излучения и сложности его измерения

Радиация, это излучение, которое может быть ионизирующим, тогда для его измерения применяются дозиметры, которые будут рассмотрены позже. В сегодняшнем рассказе под радиацией понимается тепловое (инфракрасное) излучение, которое измеряется радиационным пирометром.

Хотя человечество использовало тепловое излучение гораздо раньше его открытия в 1800 году, интенсивное изучение инфракрасного диапазона электромагнитных волн началось именно с этого момента благодаря английскому астроному Уильяму Гершелю.

В диапазоне температур от абсолютного нуля (не включительно) до планковской, все тела испускают излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитных волн.
По закону Стефана – Больцмана, полная объёмная плотность равновесного излучения и полная испускательная способность абсолютно чёрного тела пропорциональна четвёртой степени температуры.
Значит, измерив мощность излучения можно определить температуру поверхности.
Но кроме того, что чувствительный элемент радиационного термометра не работает во всём диапазоне излучения, имеется ряд других но…
1. В законе Стефана – Больцмана имеется ввиду общее количество излучаемой энергии. Распределение энергии по спектру излучения описывается в формуле Планка, сформулированной в 1900 году. Даже при одной температуре, излучение состоит из множества излучений, имеющих разную длину волн, но при этом в спектре имеется единственный максимум.
2. Положение максимума в спектре зависит от температуры объекта и определяется законом смещения Вина. Пример: в видимом диапазоне при нагреве металла он становится красным, а при повышении температуры область излучения “уходит” в область высоких частот, изменяя цвет до синего, что используют в своей работе кузнецы и термисты.
Выражение “довести до белого каления” означает – очень сильно разогреть. И нежелательно это делать с людьми.
Для нас важно то, что с изменением температуры объекта, мощность теплового излучения на рабочей частоте датчика (приемника) термометра изменяется, и это необходимо учитывать при измерениях, особенно для приборов с широким диапазоном измерения.
3. По закону излучения Кирхгофа, отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы.
Обратите внимание на слова “при данной температуре”. Для разных температур этот коэффициент различен – даже у одного тела.
Черное тело поглощает все падающее на него излучение, следовательно, его коэффициент излучения также равен единице.
С точки зрения термодинамики все остальные реальные тела являются не черными, а серыми (даже в том случае, если для нас они кажутся черными или невидимыми) – они имеют способность к поглощению меньше единицы, а следовательно, коэффициент их излучения также меньше единицы.
На начальном изучении теплового излучения различных материалов, данный факт был продемонстрирован в 1804 году при помощи заполненного горячей водой полого куба Лесли, у которого вертикальные стенки покрыты слоем различных материалов: золота, серебра, меди и сажи. Сторона сажи (близка к черному телу) имеет мощность излучения намного больше, чем трех других.
В чайнике, который был показан выше, нет золота и серебра, но суть процессов аналогичная.

Питер ван Мушенбрук (автор первого конденсатора под названием “лейденская банка”) в 1731 году изобрел оптический пирометр, в котором температура объекта определялась по цвету и яркости.

В данном обзоре рассматривается радиационный термометр, в котором измеряется мощность (интенсивность) теплового излучения в одной полосе спектра излучения, на основании чего вычисляется значение температуры.
Также существуют пирометры спектрального отношения (цветовые), имеющие несколько приемников, работающих в разных частях спектра. Их принцип работы основан на зависимости энергетической яркости от температуры сразу в нескольких областях спектра.

Первый переносной пирометр появился в 1967 году. С тех пор происходит улучшение массогабаритных характеристик, точности измерений и возможностей.

Прибор и его разбор

40 грамм – таков результат взвешивания термометра, габаритные размеры которого 86,5х19,4х14,8 мм сравнимы с моим безымянным пальцем и лишь немного превышают размер элемента питания формата АА.

С одной стороны, для такой малютки масса достаточно большая, но металлический корпус, кроме красоты, солидности и крепости имеет другую важную функцию – позволяет прибору максимально быстро набрать температуру окружающей среды, что улучшает точность измерения.
Миниатюрный размер корпуса позволяет производить измерения в таких местах, куда доступ другим пирометрам затруднён или невозможен.

У людей большая масса определяется качественным питанием. А что питает инфракрасный термометр?
Батарея питания состоит из двух щелочных (марганцево-цинковых) элементов типа LR44, аналоги: L1154, A76, G13, (типоразмер 357) с напряжением 1,5 вольт и ёмкостью 150 мА·час.
С серебряно-цинковыми элементами типа V357, SR44, имеющими рабочее напряжение 1,55 вольт и ёмкость до 200 мА·час работа инфракрасного термометра не проверялась.
В качестве эксперимента, были испытаны воздушно-цинковые элементы питания ZA675 (PR44) с напряжением 1,4 вольта и ёмкостью 650 мА·час! При проверке напряжения обнаружилось, что только что приобретенный элемент, годный до июля 2017 года, вырабатывает всего лишь 1,01 вольта. Первая мысль была вернуть их продавцу, но пришла вторая, которая помогла найти интересный фильм. Про низкое напряжения в нём явно не сказано, но после отклейки защитной пленки, препятствующей поступлению воздуха, напряжение стало увеличиваться и через пару-тройку минут возросло до 1,4 вольта, что является нормой для данного типа элементов питания — интересный факт, малоизвестный широкой публике.

Элементы устанавливаются в отсек, доступ к которому открывается после откручивания хромированной крышки.
Маркировка элементов питания и правильная установка показаны на картинке внутри отсека.

На внутренней стороне крышки имеется серийный номер изделия. Номерная часть наклеена не на основную деталь прибора, но её наличие придает изделию солидность.

На корпусе прибора имеется обозначение “CE”, что подтверждает соответствие продукции европейским стандартам безопасности для человека, имущества и окружающей среды.

Изучение внутренностей корпуса приводит к мысли, что плату прибора можно извлечь только через батарейный отсек.
Попытка зацепить пластмассовую обойму, окружающую элемент питания Г-образной проволокой, не увенчалась успехом. Причина в том, что защитное стекло, закрывающее ЖК-индикатор прибора, установлено вровень с металлическим корпусом и препятствует началу движения.

На этом пластмассовом “стеклышке” видны боковые фиксаторы, поэтому возникла идея, что для разборки необходимо сковырнуть его наверх. Попытка реализовывалась при помощи тонкого канцелярского лезвия, затем (при появлении щели) обычного ножа, и в конце использовалась тонкая отвертка.
Результат операции: повреждено два лезвия канцелярского ножа (не жалко), сломан один фиксатор на стекле (жалко), на стекле появились царапинки (сильно жалко), термометр немножко потерял свой товарный вид (огорчительно). Именно поэтому разбор устройства желательно делать по окончанию всех экспериментов с фотографированием.
После того, как отвертка проникла между защитным стеклом и индикатором, противоположная стенка защитного стекла “провалилась” внутрь металлического корпуса… Стало понятно, что конструктором данного изделия использовано решение, которое заставляет им восхищаться (конструктором).
Разборка производится не просто, а гениально просто! Никаких приспособление не нужно, фиксация происходит за счёт пружинящих свойств пластмассовой гильзы и токосъёмника, приподнимающих защитное стекло в вырез смотрового окна.

Чтобы разобрать термометр МТ4004 необходимо:
1. извлечь элементы питания;
2. опустить резиновый толкатель кнопки ниже корпуса для облегчения последующего выталкивания;
3. надавить пальцем на защитное стекло индикатора так, чтобы оно опустилось ниже корпуса и вытолкнуть внутреннюю часть прибора через батарейный отсек.

После извлечения пластмассовой гильзы имеем следующую картинку, где в том числе видны воздушно-цинковые элементы питания с отверстиями для поступления воздуха, а также стеклышко с отломанным ушком.

Обратная сторона гильзы.
Контроллер выполнен в безвыводном исполнении и залит компаундом.
Плата покрыта лаком, нанесена бумажная маркировка на контроллер, а также обозначение маркером на плате.
Помимо мелочевки, из опознаваемых деталей имеются:
93C46V1 – микросхема последовательного EEPROM с организацией 64 регистра по 16 бит или 128 регистров по 8 бит, общая ёмкость 1 024 бит. Напряжение питания от 1,8 до 5,5 вольт. Программа в такой объём поместиться не может. Скорее всего, в ней записаны константы для калибровки конкретного датчика.
Прямоугольный конденсатор сравнительно большого размера с обозначением 104J63, что расшифровывается как 0,1мкФх63В.
Кнопка включения “ON”.
Один винт отсутствует, так как в обойме не предусмотрено место для его крепления.

Судя по внешнему виду, в качестве чувствительного элемента, в термометре использован аналоговый датчик, похожий на TPS333, работающий в диапазоне от 5 до 14 мкм (µm).

На другой стороне платы расположены: ЖК-индикатор, кварц на 32 768 Гц и кнопка “C/F” (её корпус выше. чем у кнопки “ON”).

К качеству пайки, сборке и монтажу претензий не имеется, всё выполнено на высоком уровне.

Во второй части ожидаются интересные эксперименты с использованием данного термометра.
Фотоальбом “Инфракрасный термометр” с многочисленными фотографиями, в том числе, и не вошедшими в обзор инфракрасного термометра.
Ссылка на страницу, где можно познакомиться с техническими характеристиками, различными способами применения и приобрести инфракрасный термометр МТ4004.

Продолжение статьи: «Дуть или не дуть, и другие опыты с инфракрасным термометром».

Пирометр (бесконтактный ИК-термометр) с «лазерной подсветкой цели» 🙂

Опишу недавно приехавший с Gamesalor бесконтактный термометр с лазерным указанием точки измерений.

Цели данного обзора:
— освежить в памяти этот класс весьма полезных устройств;
— пройтись инфракрасным излучением по реперным точкам шкалы Цельсия;
— привести небольшое сравнение с контактным термометром;
— а так же, рассказать некоторые хитрости проведения измерений.

Обзор этого термометра уже был, весьма подробный с технической стороны, но лишённый изюминки в плане метрологии и сравнения с другими термометрами.

По поводу разницы в ценах: нижняя цена возможна при трюке в вишлистом (добавляем в вишлист, потом оттуда в корзину), верхняя — если сразу с витрины в корзину.

Освежим в памяти
Принцип действия прибора очень прост: фотодатчик прибора принимает инфракрасное излучение определённого спектра, отражаемое или излучаемое предметом на который направлен прибор.
Вопреки расхожему мнению — сам прибор ничего не излучает. Проверить это, кстати, очень просто — достаточно всего лишь направить прибор в сторону объектива мобильного телефона. Ввиду удешевления конструкции фотоаппараты мобильных телефонов не имеют ИК-фильтра. Пользуясь этой особенностью многие таким образом проверяют ИК-пульты от бытовой техники.
Все те кто говорит обратное — либо не понимают принцип работы, либо невнимательно читали инструкцию. В инструкции сказано «не направлять лазерный целеуказатель в глаза«.
Оптическое разрешение (или показатель визирования, или угол раскрыва приёмника) — это те самые цифры 12:1 (или угол раскрыва около пяти градусов) которые указаны на корпусе прибора. Эти цифры, кроме того что говорят о том какое «пятно» будет захвачено в область измерения, ещё и являются показателем области применения прибора.
Т.е. если я захочу померить температуру объекта, скажем с 5 метров, то этим объектом должна быть доменная печь или, по меньшей мере, печка-буржуйка, т.к. диаметр «пятна» будет 41.6см. Т.е. это прибор для измерений «малой дальности».
Кстати, насчёт того что написано на корпусе у меня какое-то неоднозначное ощущение: с одной стороны — это такое же как у автора предыдущего обзора — на полутора метрах диаметр пятна 13.2см. С другой стороны 150см/12=12.5см, т.е. не совпадает (хотя средняя цифра совпадает, но почему ж такая нелинейность тогда?). С третьей стороны 60″*2.54см = 152.4см (т.е примерно как раз полтора метра). Не знаю что имели ввиду китайцы — остаётся только гадать :))

Едем далее — реперные точки
Ноль градусов. Плошка с водой и льдом.
Когда в «пятно» попадает лёд — температура минусовая, если разогнать ледышки и направить на воду — получаем почти ноль.

Температура кипения.
На самой воде температура ниже, ввиду того что в «пятно» попадает пар, уже успевший немного остыть. Поэтому, обмеряю стенку кружки, предварительно дав воде покипеть около 5 минут.

Как видно — нет разницы куда направлен термометр — на эмалированую стенку кружки или на тёмный рисунок.

Но не всё так гладко. Существует такое понятие как «коэффициент излучения», он же степень черноты (относительно «абсолютно чёрного тела»).
Некоторые предметы этим термометром нельзя корректно «обмерить». Например кипящий и свистящий чайник из полированной нержавейки показывает всего 70-80 градусов.
Поэтому, такие предметы нужно «обмерять», например, на ручке (разумеется, если она из другого материала).
Получить разумную температуру на этом чайнике я смог только сняв свисток и направив измеритель внутрь — внутри чайника, из-за того что носик очень узкий (в отличие от кружки с широким «горлом») — пар просто не успевал остыть и температура получалась «правильной» — в диапазоне 99-101 градус.

Сравнение будет небольшое.
Ноль градусов в миске со льдом я элементарно не успел измерить, т.к. лёд растаял, а ещё порции уже не было.
С остатками льда контактный термометр-щуп показал 1.1 градус Цельсия.
Температуру кипения щуп показал 101.0 градус. Дна и стенок я не касался.

Возможно, 1 градус в плюс — это как раз и есть его погрешность.

Выводы
Считаю что бесконтактный термометр более точен (со своими оговорками) чем контактные китайские. И обеспечивает большую точность нежели заявленные плюс-минус два градуса или два процента (с оговоркой на блестящие, полированные и бликующие поверхности).

Пирометр – что это такое, и как им пользоваться?

      Здравствуйте! Пирометр – это инфракрасный термометр, устройство нового поколения. Он является высокоточным инженерным прибором и предназначен для бесконтактного определения значений температуры объекта. Такое измерение необходимо для контроля ответственных производственных процессов, при наладке специальных нагревательных приборов и прочих нуждах технического персонала.

Как работает?

     Принцип действия заключается в определении величины теплового излучения, исходящего от поверхности объекта в инфракрасном или видимом диапазоне спектра.

     Упрощенно схема работы выглядит следующим образом. Излучение попадает на специальный датчик. Роль такового выполняет чувствительный элемент, преобразующий физическую величину в электрический сигнал. Чем выше значение температуры объекта, тем больше сила тока, вырабатываемая датчиком. Далее, сигнал преобразуется электроникой и отображается в привычной для человека числовой форме на жидкокристаллическом дисплее для дальнейшего анализа.

Конструктивное исполнение

Существуют следующие типы устройств:

• Инфракрасный радиометр. Преобразует полученную тепловую энергию ИК-диапазона спектра в электрический сигнал.

• Оптический пирометр. Здесь реализован принцип зависимости температуры поверхности от цвета излучения.

Есть два вида оптических устройств:

• Яркостные. Работают на принципе визуального сравнения излучения поверхности с эталоном.

• Цветовые (мультиспектральные). Функционируют по методу сопоставления яркости излучения объекта в нескольких диапазонах спектра. Такие приборы самые точные.

Ручная модификация

     Стандартный измеритель выглядит наподобие пистолета, больше напоминающего бластер из фильмов про будущее и космос, с цифровым дисплеем на заднем торце. Удобная рукоять, простая панель управления, высокая точность измерения и лазерное наведение делают его востребованным.

     Такие пирометры легкие, компактные, ими удобно пользоваться. Они специально разработаны для замеров температуры в труднодоступных местах (например, электрическом шкафу).

Стационарная модификация

     Эти модели существенно отличаются компоновкой и представляют собой оптический модуль цилиндрической формы, внутри которого заключен измерительный датчик. Данный компонент соединен специальным прочным кабелем с электронным модулем управления, который оснащается монохромным жидкокристаллическим дисплеем и кнопочным меню управления.

     Блок размещают в закрытом щитке, подключают питание и сигнальные линии. В дальнейшем величина выходного тока (или напряжения) передается по проводам на компьютер посредством специальных средств логики (контроллеров) и специализированного программного обеспечения. Такая схема удобнее, поскольку экран электронного модуля невелик. На нем трудно различить отображаемые показания.

     Стационарные пирометры пригодны к применению в различных сферах промышленности. Они производятся с широким диапазоном измеряемых пределов. Благодаря такому качеству, прибор позволяет контролировать любой технологический процесс, связанный с температурой.

     Он может эксплуатироваться в тяжелых или даже агрессивных условиях окружающей среды (запыленность, высокая температура, влажность и прочее). Это возможно потому, что оптический элемент заключен в герметичный защитный кожух из нержавеющей стали с водяным охлаждением или воздушной продувкой.

     Стационарные пирометры оснащаются лазерными системами прицеливания, могут комплектоваться дополнительными аксессуарами. Например, фирменным креплением, защитным кожухом, оптикой и прочими элементами.

Основные характеристики

     Как любой высокоточный измерительный прибор, пирометр наделен параметрами, которые определяют сферу его применения.

Показатель визирования D:S. Отношение расстояния от объекта (D) к размеру измеряемого пятна его поверхности (S). Пирометр производит замер в круглой области, а не в точке. И размеры его меняются в зависимости от расстояния до объекта. Параметр указывается в паспорте или наглядно отображается графически на корпусе прибора.

Разрешающая способность. Пирометр ограничен своими пределами измерения. Одна модель может определить точное значение температуры, например, от -50 до 500°C, другая от 600, до 1500°C. Это важно учитывать при выборе устройства.

Предел точности. В некоторых случаях очень значимый параметр. Это процентное отклонение показаний измеряемой температуры от истинного ее значения.

Излучающая способность. Тепловая энергия, испускаемая нагретым телом, зависит не только от его температуры, но и от материала, из которого оно изготовлено. Обычно, коэффициент задается вручную или выбирается его усредненная величина. В паспорте прибора будет отображена таблица, с полным наименованием материалов и значение параметра. Он настраивается с помощью меню прибора. Это позволяет повысить точность измерения.

Рабочий ресурс. Другими словами – это время работы устройства от автономного источника питания. Это относится только к ручным моделям. Стационарные пирометры подключаются к источнику стабилизированного тока.

Достоинства и недостатки

     Главным преимуществом инфракрасного пирометра является относительно простая конструкция. Вследствие этой особенности, он обладает хорошей надежностью, имеет небольшие габариты и невысокую стоимость.

     Второе достоинство прибора – высокая разрешающая способность и возможность определять температуру «холодных» тел от -50 до 400°C.

     Существенный недостаток пирометра – это зависимость результата замеров от излучающей способности материала поверхности объекта и их агрегатного состояния. Приходится это компенсировать регулировкой коэффициента излучения.

Как пользоваться?

     Ручным устройством работать просто. Правила проведения замеров несложны и заключаются в следующем:

1. Необходимо включить пирометр;

2. С помощью лазерного указателя направить его на объект измерения;

3. Нажать кнопку активации (курок).

     После совершения этих действий, на экране отобразится значение температуры. Важное условие для успешного и точного измерения – это соблюдение размеров пятна визирования на поверхности. Если не придерживаться рекомендации, то это привет к недопустимой погрешности.

     Ввиду своих особенностей эксплуатации и установки, стационарные модели пирометров достаточно настроить один раз.

Ведущие производители

     Приборы, выпускаемые американской компанией Raytek, отличаются высокой надежностью и способны измерить температуру в пределах от -50 до +3000°С. Внушительные показатели, не правда ли? Устройства применяются в любой отрасли промышленности, будь то металлургия или химическое производство.

     Немецкий гигант Optris производит высококачественные технологичные устройства для дистанционного измерения температуры. Особенностью приборов этой фирмы, безусловно, является точность. Особенно интересны и универсальны модификации стационарного исполнения. Благодаря своим особенностям и широкому набору настроек, пирометры Optris заслужили небывалую популярность.

      Отлично зарекомендовали себя устройства немецкого концерна Testo. Фирма специализируется в основном на выпуске ручных моделей. Они нашли широкое применение в быту, строительстве и научной сфере деятельности. Инженеры Testo сделали измерители компактными и снабдили их широким набором опций.

Применение пирометров в быту, медицине, на промышленных объектах не составляет труда. Благодаря широким возможностям ИК-термометров стало легко проводить своевременную техническую проверку машин и оборудования, следить за производственными процессами, предупреждать аварии. Хотя они имеют свои недостатки, но очень помогают специалистам в их работе.


Пирометр — это… Что такое Пирометр?

Переносной пирометр инфракрасного излучения Стационарный пирометр инфракрасного излучения Оптический пирометр

Пирометр — прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.

Назначение

Пирометры применяют для дистанционного определения температуры объектов в промышленности, быту, сфере ЖКХ, на предприятиях, где большое значение приобретает контроль температур на различных технологических этапах производства (сталелитейная промышленность, нефтеперерабатывающая отрасль). Пирометры могут выступать в роли средства безопасного дистанционного измерения температур раскаленных объектов, что делает их незаменимыми для обеспечения должного контроля в случаях, когда физическое взаимодействие с контролируемым объектом невозможно из-за высоких температур. Их можно применять в качестве теплолокаторов (усовершенствованные модели), для определения областей критических температур в различных производственных сферах.

История

Один из первых пирометров изобрёл Питер ван Мушенбрук. Изначально термин использовался применительно к приборам, предназначенным для измерения температуры визуально, по яркости и цвету сильно нагретого (раскалённого) объекта. В настоящее время смысл несколько расширен, в частности, некоторые типы пирометров (такие приборы правильнее называть инфракрасные радиометры) измеряют достаточно низкие температуры (0 °C и даже ниже).

Развитие современной пирометрии и портативных пирометров началось с середины 60-х годов прошлого столетия и продолжается до сих пор. Именно в это время были сделаны важнейшие физические открытия, позволившие начать производство промышленных пирометров с высокими потребительскими характеристиками и малыми габаритными размерами. Первый портативный пирометр был разработан и произведен американской компанией Wahl в 1967 году. Новый принцип построения сравнительных параллелей, когда вывод о температуре тела производился на основе данных инфракрасного приемника, определяющего количество излучаемой телом тепловой энергии, позволил существенно расширить границы измерения температур твердых и жидких тел.

Классификация пирометров

Пирометры можно разделить по нескольким основным признакам:

  • Яркостные. Позволяют визуально определять, как правило, без использования специальных устройств, температуру нагретого тела, путем сравнения его цвета с цветом эталонной нити.
  • Радиационные. Оценивают температуру посредством пересчитанного показателя мощности теплового излучения. Если пирометр измеряет в широкой полосе спектрального излучения, то такой пирометр называют пирометром полного излучения.
  • Цветовые (другие названия: мультиспектральные, спектрального отношения) — позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах.

Температурный диапазон

  • Низкотемпературные. Обладают способностью показывать температуры объектов, обладающих даже отрицательными значениями этого параметра.
  • Высокотемпературные. Оценивают лишь температуру сильно нагретых тел, когда определение «на глаз» не представляется возможным. Обычно имеют сильное смещение в пользу «верхнего» предела измерения.

Исполнение

  • Переносные. Удобны в эксплуатации в условиях, когда необходима высокая точность измерений, в совокупности с хорошими подвижными свойствами, например для оценки температуры труднодоступных участков трубопроводов. Обычно снабжены небольшим дисплеем, отображающим графическую или текстово-цифровую информацию.
  • Стационарные. Предназначены для более точной оценки температуры объектов. Используются в основном в крупной промышленности, для непрерывного контроля технологического процесса производства расплавов металлов и пластиков.

Визуализация величин

  • Текстово-цифровой метод. Измеряемая температура выражается в градусах на цифровом дисплее. Попутно можно видеть дополнительную информацию.
  • Графический метод. Позволяет видеть наблюдаемый объект в спектральном разложении областей низких, средних и высоких температур, выделенных различными цветами.

Вне зависимости от классификации, пирометры могут снабжаться дополнительными источниками питания, а также средствами передачи информации и связи с компьютером или специализированными устройствами (обычно через шину RS-232).

Основные источники погрешности пирометров

Самыми важными характеристиками пирометра, определяющими точность измерения температуры являются оптическое разрешение и настройка степени черноты объекта [1].

Иногда оптическое разрешение называют показателем визирования. Этот показатель рассчитывается как отношение диаметра пятна (круга) на поверхности, излучение с которого регистрируется пирометром к расстоянию до объекта. Чтобы правильно выбрать прибор, необходимо знать сферу его применения. Если необходимо проводить измерения температуры с небольшого расстояния, то лучше выбрать термометр с небольшим разрешением, например, 4:1. Если температуру необходимо измерять с расстояния в несколько метров, то рекомендуется выбирать пирометр с большим разрешением, чтобы в поле зрения не попали посторонние предметы. У многих пирометров есть лазерный целеуказатель для точного наведения на объект.

Cтепень черноты (или коэффициент излучения) характеризует свойства поверхности объекта, температуру которого измеряет пирометр. Этот показатель определяется как отношение энергии, излучаемой данной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Он может принимать значения от 0,1 до близких к 1. Неправильный выбор коэффициента излучения — основной источник погрешности для всех пирометрических методов измерения температуры [2]. На коэффициент излучения сильно влияет окисленность поверхности металлов. Так, если для стали окисленной коэффициент составляет примерно 0,85, то для полированной стали он снижается до 0,075. [3]

Применения

Теплоэнергетика — для быстрого и точного контроля температуры на участках не доступных или мало доступных для другого вида измерения.

Электроэнергетика — контроль и пожарная безопасность, эксплуатация объектов (железнодорожный транспорт — контроль температуры букс и ответственных узлов грузовых и пассажирских вагонов).

Лабораторные исследования — при проведении исследований активных веществ в активных средах, а также в тех случаях, при которых контактный метод нарушает чистоту эксперимента (например, тело настолько мало что при измерении контактным методом потеряет существенную часть теплоты, или просто слишком хрупкое для такого типа измерения). Применяется в космонавтике (контроль, опыты)

Строительство — пирометры применяют для определения теплопотерь в зданиях жилого и промышленного назначения, на теплотрассах, для эффективного нахождения прорывов теплоизоляционной оболочки.

Бытовое применение — измерение температуры тела, пищи при приготовлении, и многое другое.

Отдельная большая область применения пиросенсоров — датчики движения в системах охраны зданий. Датчики реагируют на изменение инфракрасного излучения в помещении.

Примечания

См. также

Ссылки

Литература

Книги

  • Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. — Москва «Металлургия», 1980
  • Криксунов Л. З. Справочник по основам инфракрасной техники. — М.: Советское радио, 1978. — 400 с.
  • Кременчугский Л. С., Ройцина О. В. Пироэлектрические приемники излучения. — Киев: Наук. думка, 1979. — 381 с.
  • Температурные измерения. Справочник. — Киев: Наукова думка, 1989, 703 с.
  • Рибо Г. Оптическая пирометрия, пер. с франц., М. — Л., 1934
  • Гордов А. Н. Основы пирометрии, 2 изд., М., 1971.

Журналы

  • Белозеров А. Ф., Омелаев А. И., Филиппов В. Л. Современные направления применения ИК радиометров и тепловизоров в научных исследованиях и технике. // Оптический журнал, 1998, № 6, с.16.
  • Скобло В. С. К оценке дальности действия тепловизионных систем. // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2001. Т.44, № 1, с. 47.
  • Захарченко В. А., Шмойлов А. В. Приемник инфракрасного излучения // Приборы и техника эксперимента, 1979, № 3, с.220.
  • Исмаилов М. М., Петренко А. А., Астафьев А. А., Петренко А. Г. Инфракрасный радиометр для определения тепловых профилей и индикации разности температур. // Приборы и техника эксперимента, 1994, № 4, с.196.
  • Мухин Ю. Д., Подъячев С. П., Цукерман В. Г., Чубаков П. А. Радиационные пирометры для дистанционного измерения и контроля температуры РАПАН-1 и РАПАН-2 // Приборы и техника эксперимента, 1997, № 5, с.161.
  • Афанасьев А. В., Лебедев В. С., Орлов И. Я., Хрулев А. Е. Инфракрасный пирометр для контроля температуры материалов в вакуумных установках // Приборы и техника эксперимента, 2001, № 2, с.155-158.
  • Авдошин Е. С. Светопроводные инфракрасные радиометры (обзор) // Приборы и техника эксперимента, 1988, № 2, с.5.
  • Авдошин Е. С. Волоконный инфракрасный радиометр. // Приборы и техника эксперимента, 1989, № 4, с.189.
  • Сидорюк О. Е. Пирометрия в условиях интенсивного фонового излучения. // Приборы и техника эксперимента, 1995, № 4, с.201.
  • Порев В. А. Телевизионный пирометр // Приборы и техника эксперимента, 2002, № 1, с.150.
  • Широбоков А. М., Щупак Ю. А., Чуйкин В. М. Обработка тепловизионных изображений, получаемых многоспектральным тепловизором «Терма-2». // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2002. Т.45, № 2, с.17.
  • Букатый В. И., Перфильев В. О. Автоматизированный цветовой пирометр для измерения высоких температур при лазерном нагреве. // Приборы и техника эксперимента, 2001, № 1, с.160.
  • Chrzanowski K., Bielecki Z., Szulim M. Comparison of temperature resolution of single-band, dual-band and multiband infrared systems // Applied Optics. 1999. Vol. 38 № 13. p. 2820.
  • Chrzanowski K., Szulim M. Error of temperature measurement with multiband infrared systems // Applied Optics. 1999. Vol. 38 № 10. p. 1998.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *