Коли потрібно налаштовувати коефіцієнт емісії пірометра

Для ряду виробничих завдань, що вимагають вимірювання температури, використання термометрів опору або контактних термопар не завжди можливе. Причин може бути багато, але в основному це пов'язано з безпекою для персоналу (бризки, викид хімічних реактивів, небезпека від високовольтного електричного розряду) та фізичної неможливості наблизитися до об'єкта дослідження (важкодоступне місце, занадто високо і т.д.).

Рішення вже давно знайдено - вже десятки років у промисловості "служать" інфрачервоні пірометри, отримуючи інформацію безконтактно, залежно від моделі з відстані від десятків сантиметрів до кількох метрів. Але ці дуже корисні прилади мають особливість, без урахування якої на точний результат розраховувати не доводиться. На щастя проблема розв'язується і один із прикладів, чому виникає один із видів похибок і як його усунути, ми сьогодні розглянемо.

У яких випадках налаштовується коефіцієнт емісії пірометра

Непрямі методи вимірювання, які реалізовані в переважній більшості вимірювальних приладів, засновані на перетворенні однієї фізичної величини в іншу - як правило електричну, відрізняються неймовірною швидкістю отримання результату - зазвичай не більше однієї хвилини, але часто несуть серйозний ризик зменшення точності.
На підтвердження сказаного якщо говорити про пірометри, то без підстроювання, калібрування за еталонними величинами, щоб прилад "знав", як правильно перевести потужність інфрачервоних променів, пропорційну тепловому потоку в цифру температури, що отримується дистанційно, точного результату чекати не варто.

Приклад виробничого завдання для ІЧ-термометра

Відповідно до умов технологічного процесу, сталева деталь машини подається для механічної обробки на початку конвеєра. Після проточки на токарному верстаті необхідно виконати нагрівання високочастотними струмами перед гартуванням. При цьому індукційний підігрів повинен здійснюватись протягом 1 хвилини до температури +880°С.

Проблема в тому, що після механічної обробки деталь не нагрівалася до температури, при якій поверхневий шар починає активно впливати з киснем і окислюватися, якщо токар не помилився з числом оборотів і глибиною зрізання стружки, коли метал надмірно перегрівається. А ось після загартування утворюється шар оксидів, який стане серйозною перешкодою для вимірювання температури на відстані.

Але тільки якщо скористатися простеньким побутовим пірометром без можливості вибору налаштувань, яким максимум можна перевірити температуру стіни та киплячого чайника на плиті.
Справа в тому, що окислена сталь, оброблена на верстаті або полірована має коефіцієнт відображення, що відрізняється в рази. Тобто змінюється співвідношення, пропорція між відбитим та поглиненим випромінюванням. І нічого з цим вдіяти не можна – закони природи не підлаштуєш.
І не треба. Адже можна налаштувати інфрачервоний термометр за таким алгоритмом.

1. Проводиться пробне нагрівання деталі НВЧ випромінюванням.
2. Поверхня покривається окислами і змінює свій коефіцієнт відбиття (випромінюючу здатність).
3. Температура в цей момент відразу вимірюється термопарою. Цей показник приймається за еталонний.
4. Одночасно проводиться вимірювання безконтактно - пірометром. Отримуємо різницю температур. Це і є помилка, але усувається.
5. Заходимо в меню і виконуємо покрокове підстроювання коефіцієнта емісії, поки різниця між контактним та безконтактним показниками не стане мінімальною.

У пам'яті ІЧ-термометра зберігаємо найкраще значення коефіцієнта для заданих умов. Це важливо ! Якщо, наприклад, деталь не сталева, а наприклад з кольорового сплаву (дюраль, алюміній, мідь), значення буде іншим.