Когда нужно настраивать коэффициент эмиссии пирометра

Для ряда производственных задач, требующих измерения температуры, использование термометров сопротивления или контактных термопар не всегда возможно. Причин может быть много, но в основном это связано с безопасностью для персонала (брызги, выброс химических реактивов, опасность от высоковольтного электрического разряда) и физической невозможности приблизиться к объекту исследования (труднодоступное место, слишком высоко и т.д.).

Решение уже давно найдено - уже десятки лет в промышленности "служат" инфракрасные пирометры, получая информацию бесконтактно, в зависимости от модели с расстояния от десятков сантиметров до нескольких метров. Но у этих очень полезных приборов есть особенность, без учета которой на точный результат рассчитывать не приходится. К счастью проблема решаема и один из примеров, почему возникает один из видов погрешностей и как его устранить, мы сегодня рассмотрим.

В каких случаях настраивается коэффициент эмиссии пирометра

Непрямые методы измерения, которые реализованы в подавляющем большинстве измерительных приборов, основаны на преобразовании одной физической величины в другую - как правило, электрическую, отличаются невероятной быстротой получения результата - обычно не больше одной минуты, но часто несут серьезный риск уменьшения точности.
В подтверждение сказанного, если говорить о пирометрах, то без подстройки, калибровки по эталонным величинам, чтобы прибор "знал", как правильно перевести мощность инфракрасных лучей, пропорциональную тепловому потоку в цифру температуры, получаемую дистанционно, точного результата ждат не стоит.

Пример производственной задачи для ИК-термометра

Согласно с условиями технологического процесса, стальная деталь машины подается для механической обработки в начале конвейера. После проточки на токарном станке, необходимо выполнить нагрев высокочастотными токами перед закалкой. При этом индукционный подогрев должен осуществляться в течение 1 минуты до температуры +880°С.

Проблема в том, что после механической обработки деталь не нагревалась до температуры, при которой поверхностный слой начинает активно воздействовать с кислородом и окисляться, если конечно токарь не ошибся с числом оборотов и глубиной срезания стружки, когда металл чрезмерно перегревается. А вот после закалки образуется слой окислов, который станет серьезным препятствием для измерения температуры на расстоянии.

Но только, если воспользоваться простеньким бытовым пирометром без возможности выбора настроек, которым максимум можно проверить температуру стены и кипящего чайника на плите.
Дело в том, что окисленная сталь, обработанная на станке или полированная имеет коэффициент отражения, различающийся в разы. То есть меняется соотношение, пропорция между отраженным и поглощенным излучением. И ничего с этим поделать нельзя – законы природы не подстроишь.
И не надо. Ведь можно настроить инфракрасный термометр по следующему алгоритму.

1. Проводится пробный нагрев детали СВЧ излучением.
2. Поверхность покрывается окислами и меняет свой коэффициент отражения (излучающую способность).
3. Температура в этот момент сразу же измеряется измеряется термопарой. Этот показатель принимается за эталонный.
4. Одновременно проводится измерение бесконтактно - пирометром. Получаем разницу температур. Это и есть ошибка, но устранимая.
5. Заходим в меню и выполняем пошаговую подстройку коэффициента эмисcии, пока разница между контактным и бесконтактным показателями не станет минимальной.

В памяти ИК-термометра сохраняем лучшее значение коэффициента для заданных условий. Это важно ! Если например деталь не стальная, а например из цветного сплава (дюраль, алюминий, медь), значение будет другим.