Прибор для бесконтактного измерения температуры объекта

Пирометр – современный прибор для измерения температуры

Прибор для бесконтактного измерения температуры объекта

Пирометр – контрольно-измерительный прибор для дистанционного определения температуры твердых и жидких тел. Пирометры бесконтактного измерения температуры используются как в промышленности, так и в быту и достаточно популярны.

Принцип работы пирометра

Инфракрасное излучение, которое исходит от любого твердого или жидкого тела, фокусируется линзой прибора, а затем попадает на чувствительный ИК-приемник. Этот датчик – термопара или термобатарея – нагревается и производит напряжение. Изменение напряжения оценивается и преобразовывается с помощью микроконтроллера (электронного преобразователя). После этого на дисплей поступают данные о температуре объекта.

Чтобы провести измерения, достаточно навести прибор на исследуемый объект и нажать кнопку «Пуск». Дисплей прибора может быть цифровым или аналоговым. Данные на дисплее отображаются в градусах (по шкале Цельсия или Фаренгейта), а также в виде графика изменения показаний (актуально при беспрерывном контроле).

Сфера использования инфракрасного термометра

Использовать пирометр в промышленных целях начали еще в 70-х годах прошлого столетия. С тех пор не только усовершенствовался внешний вид ИК-термометров, но и увеличилась его точность, а также повысился спрос. Бесконтактное измерение температуры актуально в:

  • Теплоэнергетике: контроль бойлеров, теплотрасс, различных нагревателей.
  • Строительстве: поиск теплопотерь в зданиях.
  • Металлургии и металлообработке: контроль работ при высоких температурах.
  • ЖКХ: поиск прорывов на теплотрассах.
  • Электроэнергетике: контроль и пожарная безопасность элементов в трансформаторах, распределительных щитах.
  • Здравоохранении: для определения температуры тела человека.
  • Пищевой промышленности: при хранении, транспортировке и приготовлении пищевых продуктов.
  • Электронной промышленности: измерение нагревания компонентов схем.
  • Автомобилестроении и ремонте: при обследовании ДВС и подшипниковых элементов.

Пиренсенсоры основаны на том же принципе работы и нашли свое применение в охранных системах, а также военном деле. 

Пирометры незаменимы в ситуациях, когда:

Ограничен или невозможен доступ к объекту, например, в литейном производстве

  1. Есть риск для здоровья работников, при утечке газа, работе с электрооборудованием и т.д.
  2. Необходим контроль миниатюрных объектов или отдельных частей крупногабаритных объектов.
  3. Необходимо осуществлять беспрерывный контроль или замерять температуру движущихся объектов на производстве.
Читайте также  Вибрационные измерительные приборы

По принципу работы бесконтактные термометры бывают:

  1. Радиационные или инфракрасные – самые популярные, оценивают мощность теплового излучения объекта или его участка.
  2. Оптические.

       2.1. Цветовые или мультиспектральные: делают вывод о температуре, основываясь на результатах теплового излучения в нескольких спектрах.

       2.2. Яркостные или устройства с пропадающей нитью: яркость нити, через которую проходит ток, сравнивается с яркостью объекта и на основании силы тока делают вывод о температуре интересующей поверхности.

По диапазону рабочих температур:

  1. Высокотемпературные (от + 400°С и больше).
  2. Низкотемпературные (от -35-30°С).

По физическим параметрам устройства:

  1. Стационарные – пирометры для работы в тяжелой промышленности и беспрерывного контроля производства металлов.
  2. Переносные – небольшие приборы, которые подходят для работы в полевых условиях. Имеют повышенное оптическое разрешение и могут определять температуру объектов от 5 мм.

По типу прицела:

  1. С лазерным прицелом: встроены в инфракрасных пирометрах для точного наведения, луч лазера показывает также реальный размер области измерения.
  2. С оптическим прицелом: качественная оптика необходима для измерения удаленных объектов на большом расстоянии.

По виду отображаемой информации на дисплее:

  1. Цифровой: данные о температуре отображены в виде цифр и текстовых комментариев.
  2. Графический: температурные данные отображают спектр высоких и низких температур различными цветами на экране.

Что нужно знать перед покупкой пирометра?

Сегодня можно увидеть пирометр в руках автолюбителя, энергетика, медика и даже работника ЖКХ. Полезно также приобрести такой прибор для бытового использования.

Однако перед покупкой необходимо определиться с ключевыми требованиями:

  • Рабочий диапазон температур прибора, а также предполагаемые температуры рабочей среды. 
  • Требуемая точность – средний показатель погрешности пирометров 2%.
  • Коэффициент излучения (эмиссии) – свойство материалов отражать излучение. Объекты с высоким коэффициентом могут отражать ИК-излучение, исходящее от других объектов, тем самым искажая данные. Для точности замеров разнородных материалов, а также материалов с высокой эмиссией (например, отполированный алюминий) лучше выбрать пирометр с переключателем коэффициента излучения.
  • Оптическое разрешение – соотношение захвата пирометра к удаленности предмета. Этот показатель широко колеблется – от 2:1 до 600:1 и существенно влияет на точность измерений. Если прибор захватит большую площадь, показатель температуры будет неточным. Профессиональные приборы имеют самое высокое разрешение, а обычные бытовые примерно 10:1.
  • Быстродействие: модели для динамических измерений способны проводить анализ за доли секунды. Если измерение быстро меняющихся показаний не планируется, достаточно обычного прибора – скорость работы не дольше 8 секунд.

Источник: https://speranza-ua.com/news/pirometr-sovremennyj-pribor-dlya-izmereniya-temperatury/

Пирометры, бесконтактные инфракрасные термометры

Прибор для бесконтактного измерения температуры объекта

Пирометр — измерительный прибор для бесконтактного измерения температуры. Представленные приборы основаны на использовании инфракрасного излучения.

Читайте также  Определение класса точности измерительного прибора

Принцип действия инфракрасного пирометра основан на измерении абсолютного значения излучаемой энергии одной волны в инфракрасном спектре. На сегодня это относительно недорогой бесконтактный метод измерения температуры. Данные устройства могут наводиться на объект с любой дистанции и ограничены лишь диаметром измеряемого пятна и прозрачностью окружающей среды. Они идеальны для переносных моделей, и поэтому могут работать по принципу «навел и выстрелил».

Инфракрасные термометры, часто называемые пирометрами, используют принцип детектора инфракрасного излучения. Интенсивность и спектр излучения зависит от температуры тела. Измеряя характеристики излучения тела, пирометр косвенно определяет температуру его поверхности.

Назначение пирометров

  • измерение температуры удаленных и труднодоступных объектов;
  • измерение температуры движущихся частей;
  • обследование частей, находящихся под напряжением;
  • контроль высокотемпературных процессов;
  • регистрация быстро изменяющихся температур;
  • измерение температуры тонкого поверхностного слоя;
  • обследование частей, не допускающих прикосновения;
  • обследование материалов с низкой теплопроводностью или теплоемкостью;
  • экспресс — измерения.

Области применения пирометров

  • теплоэнергетика: котлы, турбины, бойлеры, теплотрассы, паропроводы;
  • электроэнергетика: трансформаторы, кабели, контакты, шины под напряжением;
  • металлургия и металлообработка: печи, станы, прессы;
  • электроника: контроль температуры элементов и деталей;
  • диагностика двигателей внутреннего сгорания;
  • электродвигатели и подшипники;
  • контроль температуры производственных процессов;
  • контроль условий хранения и перевозки пищевых продуктов;
  • обследование зданий и сооружений;
  • системы отопления, вентиляции и кондиционирования;
  • обследование холодильной техники;
  • оснащение пожарных бригад.

Диапазон температур и длина волны пирометра

Рабочий диапазон температур пирометра зависит от длины волны излучения, на которое реагирует детектор пирометра. Так как спектр излучения с ростом температуры смещается в сторону коротких волн, высокотемпературные пирометры имеют более короткую длину волны. Для пользователя рабочая длина волны пирометра не имеет значения, его интересует диапазон температур.

Быстродействие пирометра

Так как пирометры применяются в случаях быстрого изменения температуры, быстродействие для них является важной характеристикой. Оно обычно оценивается временем достижения 95% установившегося показания (время установления показания).

Установка излучательной способности

Для точного определения температуры тела по его излучению необходимо знать его излучательную способность (степень черноты). Большинство поверхностей по характеру излучения близки к черному телу, однако некоторые (например, полированные металлы) существенно отличаются.

Простые пирометры настроены на фиксированную излучательную способность (чаще всего — 0,95), поэтому при измерении температуры хорошо отражающей поверхности они дают погрешность в несколько градусов. В более сложных пирометрах можно устанавливать излучательную способность, компенсируя эту погрешность.

В наиболее совершенных пирометрах имеются встроенные таблицы излучательной способности многих известных материалов, что избавляет от необходимости их запоминания.

Читайте также  Прибор для поиска металла в земле

Оптическое разрешение пирометра

Пирометры измеряют среднюю температуру поверхности, находящейся в области чувствительности. Область чувствительности пирометра приближенно можно представить конусом, вершина которого упирается в объектив прибора, а основание располагается на поверхности объекта. Отношение высоты конуса к его диаметру L:D, называемое оптическим разрешением пирометра, является одной из основных характеристик прибора (иногда используют обратную величину — D:L). Чем больше L:D, тем более мелкие предметы пирометр может различить на расстоянии.

Фокусное расстояние пирометра

Область чувствительности пирометра можно считать конической только на достаточном расстоянии. Вблизи она имеет более сложную форму. Часто у пирометра зона чувствительности сначала сужается до минимума, а затем начинает расширяться в форме конуса. Расстояние F, на котором достигается минимальный диаметр зоны чувствительности d, называется фокусным расстоянием. Для таких пирометров параметры F и d указываются в документации. Существуют специальные короткофокусные пирометры, у которых d составляет 5…8 мм на расстоянии F 300…600 мм.

Способ нацеливания пирометра

Простейшие пирометры не имеют устройства нацеливания и могут применяться только на близких расстояниях. Для нацеливания пирометра на удаленные объекты чаще всего применяется луч лазера. С помощью одиночного лазерного луча можно определить только точку вблизи центра зоны чувствительности. У такого прицела луч лазера не совпадает с оптической осью объектива пирометра, поэтому центр зоны смещен относительно лазергого указателя на фиксированное расстояние 1-2 см (т.н. ошибка параллакса).

В усовершенствованном коаксиальном прицеле луч лазера выходит из центра объектива пирометра и всегда попадает в центр зоны измерения. Двойной лазерный прицел показывает не только расположение, но и размер зоны измерения пирометра, однако на близком расстоянии он может быть сильно завышен. Разновидность двойного прицела с пересекающимися лучами называется кросс-лазером и обычно применяется в короткофокусных пирометрах, так как этот вид лазера удобен для определения местоположения фокуса объектива.

Круговой лазерный прицел, образованный несколькими лучами, наглядно обозначает зону измерения пирометра. Простому круговому прицелу присущи уже упомянутые недостатки — параллакс и завышенный размер зоны измерения на близком расстоянии. Наиболее совершенный прицел, лишенный этих недостатков, создается несколькими лазерными лучами, расположенными вокруг объектива пирометра и образующими гиперболоид вращения.

Такой прицел точно обозначает зону измерения на любом расстоянии от пирометра, поэтому он называется точным круговым лазером (TRUE SPOTTM).

Лазерный луч плохо виден на ярко освещенной или раскаленной поверхности, поэтому высокотемпературные пирометры для нацеливания иногда оснащаются оптическими визирами.

(По материалам фирмы НТЦ «Поликит»)

Источник: http://www.tehno.com/group.phtml?gid=B00120034677