Пирометры

Пирометр - основные сведения

Для удаленного измерения мощности инфракрасного потока излучения, исходящего с покрытия поверхностей исследуемых объектов, предназначен особый прибор для бесконтактного, на расстоянии, измерения температуры - пирометр, сфера применения которого очень широка и простирается от металлургии, где востребованы высокотемпературные пирометры с верхним пределом достигающим 2000 градусов до приготовления пищи и бытового применения.

Выгодные преимущества

Быстро. В отличие от контактного метода, путем касания и ожидания, когда же на дисплее появится желаемая цифра, с пирометром все значительно быстрее. Если посмотреть характеристики в карточке товара или инструкции, будет заметен такой параметр как время отклика. Оно измеряется долями секунды. Вот с такой поразительной скоростью и измеряют температуру инфракрасные термометры. Но пирометрия появилась на свет не только, чтобы экономить радикально время, но и по другим причинам, изложенным ниже.

Безопасно.

Приведем навскидку три примера, когда на производстве не желательно, чтобы персонал подходил ближе к тому или иному опасному объекту по причине серьезного риска для здоровья.

1. Во-первых, это высокое электрическое напряжение. Уже и 220 В опасно, но силовые кабели в Киловольты тем более. Как дистанционно измерить температуру, чтобы не получить увечья от удара током ? Конечно же воспользоваться услугами пирометра. Преимущество безопасности пожалуй самое важное. Что ценее жизни ?
2. Во-вторых, вращающиеся детали. На заводе-фабрике их невероятное количество. Приводные валы, зубчатые шестерни, планетарные передачи, всевозможные шкивы, двигатели, роторы, генераторов, шлифовальные круги... И все должно функционировать в строгих температурных пределах. Опять же выручают пирометры, поскольку инфракрасный поток, несущий информацию о температуре, исходит так же успешно от подвижных деталей, как и от неподвижных, но подходить не нужно. Спокойно направил руку с пирометром, включил лазерную указку, чтобы точно сфокусироваться и наблюдай значение температуры.
3. В-третьих, труднодоступные участки. А что если проблемный и склонный к перегреву корпус редуктора расположен за мебелью, токарными и фрезерными станками, шкафами и к нему приблизиться уж слишом сложно ? Это третий случай, когда оправдано применение пирометров, но поскольку замеры будут проводиться на дистанции в несколько метров, необходимо купить модель с достаточно высоким оптическим разрешением, чтобы в оптику пирометра "попал" только интересующий предмет, а не кусок стены или потолка. На рынке Украины достаточно большой ассортимент, так что подобрать то, что интересует причем по адекватной цене, не составит труда.

Устройство и принцип действия

Очень похож на пистолет. Так и есть. Рукоятка, дуло и даже курок. Да, он так и называется. Но это оружие мирное, да и не оружие это вовсе.
Если сказать кратко и посути, то

Да, вот так просто. А все остальные элементы играют подготовительную, вспомогательную или сервисную роли.

Итак, ИК лучи от исследуемого тела поступают непрерывно в линзу. Она находится в “дуле”. Эта оптика из пластмассы и предназначена для фокусирования (как вогнутое зеркало) теплового излучения в одной точке.
В зависимости от оптического разрешения пирометра, расстояния до объекта и размеров последнего, если все это соблюдено и грамотно сопоставлено лицом, проводящим измерение, то весь поток тепла попадает в прибор.
И в указанной точке внутри устройства, расположен термопреобразователь. Это по сути датчик, функция преобразования которого пострена на зависимости температуры от нагрева.

Далее идет оцифровка, вывод на дисплей. И как мы сказали, все это происходит за доли секунды.

Важное замечание. Мы сказали, что все излучение попадает в приемные оптическое схемы пирометра. Но это в идеале. На самом деле, типов поверхностей существует великое множество (шершавая, крашенная, полированная, грязная, окисленная). А это в свою очередь значит, что такой параметр как отражательная способность меняется в разы. Объяснить это просто. Если долго шлифовать клинок кинжала, он станет блестеть. И в нем можно даже увидеть свое отражение. В отличие от тусклой заготовки. Значит будет лучше отражать лучи от солнца или лампы в помещении. И для бесконтактных измерений температуры пирометром это настоящая беда. Поскольку наш термометр “не знает”, что часть излучения не поступает к нему для преобразования, а рассеивается. И показания будут искажены.

Проблема решаемая !

Нужно всего лишь пирометр купить с опцией настройки коэффициента эмисии. Звучит сложно. Но на самом деле, мы вводим в память поправочный коэффициент (эта цифра кстати сохраняется даже после выключения питания), который подсказывает, что например ”для такого-то… материала, необходимо при преобразовании тепла в электрическое напряжение внести поправку, т.е. учесть потерянное излучение”.
Единственное – для каждого материала необходимо вводить свой коэффициент.
Где его взять ? Есть 2 варианта:

• Обычно они сведены в таблицы, присутствуют в интернете. Например для окисленного алюминия … такой-то коэффициент. Кстати они приводятся с точностью до десятых.
• Но существует и второй вариант, чтобы не возиться с таблицами. Выручит термопара, как эталонный измеритель температуры, по которому производится настройка пирометра. То есть подбирается такое значение коэффициента, при котором разница между бесконтактным и инфракрасным методом не будет минимальной.