Принцип работы пирометра

Что такое пирометр?

Что такое пирометр? - фотография 1 - изображение 1

Пирометр, или его равнозначные названия – инфракрасный термометр (термодетектор, даталоггер температуры), — это точный инженерный прибор нового поколения для бесконтактного и быстрого измерения температурных показателей на расстоянии до трех метров от исследуемого объекта.

В основе его работы лежит принцип определения по тепловому электромагнитному излучению практически любого объекта температурного значения его поверхности. Это позволяет контролировать и своевременно регулировать температуру и ее перепады в промышленных и бытовых объектах, их деталях и элементах.

Виды пирометров - фото 2 - изображение 2

Относительно недорогой прибор идеален для использования как в бытовых рабочих процессах, так и в различных промышленных отраслях (если речь идет о мощном электронном пирометре) и высокотехнологичных производствах:

  • тепло- и электроэнергетика;
  • металлургия и металлообработка;
  • гражданское, военное и промышленное строительство;
  • проверка электрического оборудования;
  • в пищевой промышленности;
  • в лабораторных исследованиях;
  • обследование двигателей внутреннего сгорания и подшипниковых элементов, компьютерных составляющих.

Как стационарные, так и мобильные модели термодетекторов особенно рациональны для обследования объектов инфраструктуры, рефрижераторной техники, оснащения мобильных охраннопожарных бригад, контроля условий хранения и транспортировки пищевых и медикаментозных продуктов.

Виды пирометров

Существует несколько классифицирующих подразделений пирометров:

  1. По основной используемой методике работы:
  • инфракрасные (радиометры), использующие радиационный метод для ограниченного инфракрасного волнового диапазона; для точного наведения на цель снабжены лазерным указателем;
  • оптические пирометры, работающие в не менее, чем в двух диапазонах: инфракрасного излучения и спектра видимого света.
  1. Оптические инструменты в свою очередь делятся на:
  • яркостные (пирометры с пропадающей нитью), основанные на эталонном сравнении излучения предмета с величиной излучения нити, сквозь которую пропускается электроток. Значение силы тока и служит показателем измеряемой температуры поверхности объекта.
  • цветовой (или мультиспектральный), работающий по принципу сравнения энергетических яркостей тела в различных областях спектра, — используются как минимум два детектирующих участка.
  1. По способу прицеливания: инструменты с оптическим или лазерным прицелом.
  2. По используемому коэффициенту излучения: переменный коэффициент или фиксированный.
  3. По способу транспортировки:
  • стационарные, используемые в тяжелой промышленности;
  • переносные, используемые на участках производимых работ, для которых важна мобильность.
  1. Исходя из температурного диапазона измерений:
  • низкотемпературные (от -35…-30°С);
  • высокотемпературные (от + 400°С и выше).

Строение пирометра

Базисом конструкции прибора является детектор инфракрасного (теплового) излучения, интенсивность и спектр которого напрямую зависит от температуры поверхности объекта. Встроенная электронная система измерения фиксирует данные и отображает их на дисплее в удобном формате для дальнейшего анализа пользователем.

Стандартный пирометр представляет собой пистолет, который выглядит как лазерный бластер из фантастических фильмов, с небольшим жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображаются замерянные показатели температурных режимов. Небольшая и удобная панель управления, лазерная наводка и высокая точность при близком контакте с объектом делают инструмент весьма востребованным среди технического и инженерного персонала.

Строение пирометра - фотография 3 - изображение 3

Устройство пирометра формирует следующие технические характеристики приборов:

  • оптическое разрешение (кратность варьируется в пределах 2…600);
  • рабочий диапазон температур (-50…+4000°С);
  • измеряемое разрешение;
  • быстродействие (в современных моделях менее секунды, что особенно актуально при измерении быстро меняющихся показаний).

Обычно пирометры обладают небольшими, компактными габаритными размерами; устройство отображение информации может быть как аналоговым, так и цифровым. Диаметр объекта излучения должен составлять не менее 13-15 мм.

Современные модели могут обладать расширенным функционалом:

  • функцией внутренней памяти для хранения данных замеров;
  • определением минимального и максимального показателей серии измерений;
  • подача звукового или визуального сигнала при достижении заданного порогового значения.

Для переноса информационных данных на персональный компьютер или внешний носитель усовершенствованные пирометрические устройства оборудуются USB-интерфейсом.

Принцип действия

Работа приборов этого типа основана на возникновении инфракрасного излучения и определении показателя абсолютного значения излучаемой в инфракрасном спектре энергии длины волны.

Инструмент направляется на удалённый объект, расстояние до которого лимитируется только диаметром замеряемого пятна и составом («чистотой») окружающей объект воздушной среды. Измерение характеристик излучения объекта (его интенсивность и спектральный состав) пирометрическим прибором косвенным образом определяет и температуру его поверхности.

Принцип действия - фото 4 - изображение 4

Принцип работы пирометра определяет основной функционал инструмента:

  • измерение температуры удалённых (недоступных или труднодоступных) объектов, а также температуры их движущихся элементов;
  • анализ температурного режима находящихся под напряжением объектов при невозможности контактных способов измерения;
  • экспресс-фиксация быстрых температурных изменений поверхности объектного тела;
  • исследование объектов, обладающих низкой теплоёмкостью или теплопроводностью.

Использование пирометра на промышленных объектах и в быту не представляет никаких сложностей: инструмент наводится на обследуемый объект, измерение и фиксация на дисплее температурных данных выполняется в считанные секунды при нажатии и удержании «курка».

Стоимость прибора зависит от его технических характеристик, «брендовости» производителя, используемых методов работы и варьируется в диапазоне 1500-15000 рублей.

Видео по теме

Для чего нужен пирометр и как измерять температуру бесконтактным методом

Видео по теме - фото 5 - изображение 5

Для измерения температуры различных поверхностей используют различные датчики, том числе и пирометр. Работает он довольно просто и быстро. А что представляет собой пирометр, давайте разберемся.

Для чего нужен пирометр и как измерять температуру бесконтактным методом - изображение 6 - изображение 6

Что такое пирометр?

Современное инженерное устройство для определения температуры любого предмета, основывающееся на инфракрасном датчике, называется пирометром. Также он известен под названиями термодетектора, даталоггера температуры, цифрового термометра или инфракрасного пистолета. В основе действия прибора заложен принцип определения температурного значения поверхности объекта по тепловому электромагнитному излучению его поверхности. Пирометр улавливает невидимое инфракрасное излучение, преобразует его в градусы, и полученный результат выводит на дисплее. Бесконтактный и быстрый метод исследования необходимых объектов позволяет специалистам избежать возможных травм.

Область применения

Достаточно широкое применение нашлось для пирометров на тех производствах, где установлено большое количество нагревательных приборов. В области строительства и теплоэнергетики они используются для расчета теплопотерь конструкций, в том числе пирометр помогает выявить повреждения теплоизоляции.

В промышленности подобные приборы дают возможность подвергать анализу температуру всевозможных процессов дистанционно. Это бывает необходимо, например, в машиностроении, металлургии и в прочих отраслях промышленности.

Что такое пирометр? - фото 7 - изображение 7

Так, электрики проверяют уровень нагрева мест соединения проводов, а автослесари проверяют нагрев деталей машины. Ученым пирометры приходят на помощь во время осуществления различных исследований или опытов: так они определяют верность показателей температуры веществ и тел.

В быту люди применяют подобные устройства для определения температуры тела, воды, еды и др.

Типы и классификация

В зависимости от функционального признака, выделяют несколько классификаций пирометров.

По существенному методу, используемому в работе:

  • Инфракрасные;
  • Оптические.

Область применения - фото 8 - изображение 8

Оптические пирометры подразделяются на:

  • Яркостные;
  • Цветовые, или мультиспектральные.

По образу прицеливания различают устройства с оптическим или лазерным прицелами.

По применяемому коэффициенту излучения выделяют пирометры с переменным и фиксированным коэффициентом.

По возможности транспортировки пирометры делятся на стационарные и мобильные (переносные).

Типы и классификация - изображение 9 - изображение 9

Основываясь на возможном диапазоне измерений выделяют:

  • низкотемпературные (-35…-30 °С);
  • высокотемпературные (+400 °С и выше).

Устройство и принцип действия

Основу структуры пирометра составляет детектор инфракрасного излучения. Данные преобразуются посредством встроенной электронной системы и отображаются на дисплее.

Типовой пирометр по форме напоминает пистолет с небольшим дисплеем. Компактная панель управления, наводка лазером и высокая точность при близком взаимодействии с объектом объясняют востребованность инструмента среди работников инженерных и технических сфер.

Основными рабочими элементами пирометра считают линзу, приёмник, а также дисплей, на который выводится результат измерения. Принцип действия пирометра следующий: от изучаемого объекта исходит инфракрасное излучение и посредством линзы оно фокусируется и отправляется в приемник (термобатарея, полупроводник, термопара).

Устройство и принцип действия - фото 10 - изображение 10

Если используется термопара, в момент нагрева приемника меняется напряжение. Сопротивление -- в случае использования полупроводников. Эти изменения преобразуются в показания температуры.

Для того, чтобы провести измерение, необходимо просто навести пирометр на объект, привести его в действие и отметить полученный результат. Используя специальную кнопку, вы можете регулировать формат измерения температуры -- по шкале Цельсия или Фаренгейта.

Технические характеристики

Пирометр обладает рядом параметров, которые характеризуют его функциональность. Выбор желаемой модели аппарата осуществляется по их значениям. Обратимся к основным из них.

Оптическое разрешение

Технические характеристики - изображение 11 - изображение 11

Так называют показатель отношения диаметра пятна инструмента к расстоянию до предмета. Эта функция зависит от угла объектива устройства: чем он больше, тем значительную площадь он сможет охватить. Важнейшим фактором точности измерения является наложение пятна исключительно на материал поверхности. Если площадь превышена, измеренное значение скорее всего будет неточным.

СПРАВКА. У каждой модели пирометра разное оптическое разрешение. Разница между ними внушительная, например, от 2:1 до 600:1. Последнее соотношение характерно для профессиональных устройств. Как правило, используются они в тяжелой промышленности. Оптимальным показателем для бытовых и полупрофессиональных пирометров считается 10:1.

Рабочий диапазон

Диапазон действия прибора зависит от пирометрического датчика и, зачастую, варьируется от -30 °С до 360 °С. Так, для бытового использования подойдут почти все виды пирометров, если учесть максимальную температуру теплоносителя в системе отопления до 110 °С.

Погрешность

Погрешность предполагает уровень возможных отклонений значений температуры и зависит от точности пирометра. В среднем допустимые отклонения -- не превышающие 2% от нормы.

Коэффициент излучения

Преимущества и недостатки - изображение 12 - изображение 12

Данный параметр представляет собой отношение мощности текущего температурного излучения к такому же показателю эталонного абсолютно черного тела.

СПРАВКА. Для матовых материалов коэффициент излучения равняется 0,9-0,95. По этой причине большее количество приборов подбираются именно на это значение. Результат будет заметно отличаться от реального, например, в случае измерения степени нагрева поверхности блестящего алюминия.

В целях более точного измерения многие модели оснащаются лазерной указкой. При этом световой луч размещается не в центре, а указывает оптимальную границу области измерения.

Преимущества и недостатки

Как и любой другой прибор, пирометр обладает своими достоинствами и недостатками. Их наличие объясняется нюансами устройства и условиями применения.

Плюсы

  • Мобильность, малогабаритность и весьма простая конструкция;
  • Доступная низкая стоимость, обусловленная использованием минимального количества элементов в конструкции;
  • Высокий уровень надежности;
  • Достаточно широкий диапазон измерения.

Минусы

  • Прямая зависимость показаний пирометра от излучаемой способности исследуемого предмета;
  • Точность результатов измерений может быть ниже из-за особенности физического состояния поверхности объекта;
  • Функция внесения поправки в показатели и установления погрешности предусмотрена только на самых новых приборах;
  • Расстояние играет большую роль в точности измерения.

Наиболее популярные модели

ЭОП-66

Наиболее популярные модели - изображение 13 - изображение 13

Пирометр ЭОП-66 применяется при осуществлении научно-лабораторных исследований. Рассчитан он на измерение показателей поверхностей предметов при температуре от +900 до +10000°С,

Данная стационарная модель оснащена телескопом, который состоит из объектива и окулярного микроскопа. Двухлинзовый объектив располагает возможностью фокусировки на дистанции до 25,4 см, а его оптическое разрешение составляет 3:1. Обратите внимание: телескоп данного прибора фиксируется на основании и плавно передвигается в горизонтальной плоскости.

Кельвин ИКС 4-20

Как правильно измерять температуру пирометром - фото 14 - изображение 14

Это пирометр высокой точности, который обладает универсальным спектром определения температурных показателей: от -50 до +350 °С, весьма высокая скорость действия – 0,2 с. Применение инструмента предусмотрено в диапазоне 8-14 мкм.

Данный пирометр совмещает в себе возможности как мобильного, так и стационарного устройства. Это обусловлено компактными размерами (17х17х22 см) и наличием посадочного гнезда крепления объектива М12. Производитель гарантирует абсолютную водо- и пыленепроницаемость. Так, представленную модель пирометра возможно использовать в сложных производственных и строительно-промышленных отраслях.

С-700 «Стандарт»

Данное бесконтактное устройство предпочтительно использовать, например, в строительстве или металлургии. Он достойно служит в качестве инфракрасного детектора определения степени нагрева поверхностей сыпучих и твердых объектов, а также расплавленных и текучих материалов.

Температурный диапазон колеблется в пределах от +700 до + 2200 °С, что характерно для высокотемпературных приборов. Расширения возможности взаимодействия с внешними носителями достигается посредством двух вариантов выходного интерфейса: аналоговый выход 4 -- 20 мА или цифровой RS-485.

СПРАВКА. Приобрести оптический пирометр возможно по весьма доступной цене: минимальная стоимость такого прибора составляет 6000 рублей, максимальная -- 30000 рублей.

Как правильно измерять температуру пирометром

Нюансы выбора пирометра: обзор популярных моделей - фотография 15 - изображение 15

После покупки устройства необходимо внимательно изучить инструкцию к нему. Несмотря на весьма простые требования к эксплуатации, опрометчивые действия могут повлечь за собой значительные искажения температурных значений. Процесс правильного измерения температуры пирометром выглядит следующим образом:

  • Включите прибор пирометра;
  • Определите материал, из которого изготовлен объект (например, сталь или медь);
  • Затем, в зависимости от модели прибора, занесите коэффициент излучения в качестве правки на дисплее;
  • Направьте луч инфракрасного пирометра на измеряемую поверхность;
  • Определите границу пятна измерения при помощи лазерной указки.

При такой последовательности измерения вы получите результаты наиболее близкие к фактической температуре.

Пирометр – универсальный и незаменимый по своей функциональности прибор. Разобравшись в нюансах его эксплуатации, им легко можно пользоваться как в профессиональной сфере, так и в быту.

Нюансы выбора пирометра: обзор популярных моделей

Классификация пирометров - фото 16 - изображение 16

Пирометр – устройство, предназначенное для измерения температуры тел бесконтактным способом. Поэтому пирометры называют еще бесконтактными термометрами. Принцип измерения основан на фиксации теплового излучения в инфракрасном диапазоне, или в зоне видимого света.

Пирометры широко применяются в строительстве, тепло- и электроэнергетике, а также при лабораторных исследованиях. Чтобы правильно выбрать этот прибор, необходимо знать его основные разновидности, и функции, которые пирометры могут выполнять. Только качественный пирометр дает гарантированно точные измерения и прослужит долго.

Содержание

  1. Классификация пирометров
  2. Как выбрать пирометр
  3. Популярные модели пирометров
  4. Бюджетный сегмент
  5. Профессиональные пирометры
  6. Видео-совет: как правильно выбрать пирометр

Классификация пирометров

Как выбрать пирометр - фотография 17 - изображение 17

По принципу работы все пирометры разделяются на следующие группы:

  • Оптические – работают по принципу сравнения света, который излучает объект измерения, со светом от нити в измерительной лампе накаливания. Их разновидность – яркостные пирометры.
  • Радиометры – измеряют мощность теплового излучения объекта, пересчитывая её в температуру в градусах.
  • Цветовые или мультиспектральные – высчитывают температуру, сравнивая тепловое излучение в различных участках спектра.

По методу прицеливания:

  • С оптическим прицелом – применяются для замеров на больших расстояниях от объекта, при прямом солнечном свете и для высокотемпературных измерений.
  • С лазерным прицелом – отличаются повышенной точностью, измеряют температуру участка между лазерными указателями.

По диапазону температур:

  • Высокотемпературные – работают в диапазоне до +1000° C и более, применяются для измерения температуры сильно нагретых тел, когда контактное измерение невозможно.
  • Низкотемпературные – диапазон до -50°C.

В Вашей сфере деятельности необходим пирометр? ПостоянноНе часто

По исполнению:

  • Переносные – наиболее универсальны, отличаются компактными размерами, по точности не уступают стационарным.
  • Стационарные – применяются в тяжелой промышленности для контроля литейного производства, а также электроэнергетике. Как правило, отличаются повышенной защитой – защитный кожух, дополнительное охлаждение или подогрев.

По отображению измерений:

  • Текстово-цифровые – информация выводится на дисплей в цифровом выражении в градусах, вместе с дополнительными сведениями.
  • Графические – формируется визуализация изменения температур в виде графика.

Мнение эксперта Торсунов Павел Максимович Каждый из видов пирометров может быть оснащен дополнительными функциями, в том числе и возможностью подсоединения к компьютеру. Если такая функция присутствует, можно извлечь массив данных из памяти устройства, и работать с ним уже на ПК.

Как выбрать пирометр

Популярные модели пирометров - фотография 18 - изображение 18

При выборе пирометра следует обращать внимание на его ключевые характеристики:

  • Оптическое разрешение (показатель визирования) – отношение диаметра участка, излучение которого фиксирует прибор, к расстоянию между устройством и объектом измерений. Например, разрешение 1:10 означает, что максимальное расстояние до предмета должно быть не более 10 метров.

Если проводить замеры с расстояния, которое превышает оптического разрешения пирометра, под прицел попадут посторонние предметы. Полученные данные будут некорректными. Поэтому следует ответственно отнестись к выбору разрешения устройства.

  • Настройка степени черноты или коэффициента излучения – способность материала отражать излучение.
  • Диапазон температур – температуры, с которыми предполагается работать, должны находиться примерно на середине диапазона пирометра.
  • Погрешность измерений – как правило, указана производителем. Чем меньше погрешность, тем точнее прибор.
  • Вид прицела – если работы будут производиться с близкого расстояния, на средних температурах и при комнатном освещении, нет необходимости в оптическом прицеле.

Как правило, погрешность указывается для условий проверки пирометра в лаборатории, в реальности погрешности могут быть выше – влияет отражательная способность тела, температура окружающей среды, и другие факторы.

Видео-совет: как правильно выбрать пирометр - фотография 19 - изображение 19

Многие модели оборудованы дополнительными функциями – датчики уровня влажности и температуры воздуха помещении.

При выборе следует учесть, для чего будет применяться пирометр – нужно ли большое разрешение, высокая точность измерений, и какой прицел предпочтительнее. Для промышленности и измерений в труднодоступных местах оптимален стационарный пирометр, для повседневных задач и работ в сфере строительства и теплоэнергетики – переносной.

Популярные модели пирометров

Бюджетный сегмент

CEM DT-608

Виды пирометров для измерения температуры бесконтактным методом - изображение 20 - изображение 20

Это одна из самых недорогих моделей пирометров, которая прекрасно подходит для повседневного использования в быту. Диапазон температур – от 0 до +60°C. Допустимая погрешность – 0,1°C.

Устройство имеет несколько дополнительных режимов:

  • Измерение температуры тела человека.
  • Измерение температуры воды.
  • Проверка температуры детского питания.

К положительным сторонам устройства относится его компактность, простота использования и доступная цена. Минусы – большая погрешность измерений, особенно с севшей батареей.

Чтобы получить максимально точные показания, следует замерить температуру несколько раз в одной точке и при одних условиях (без нагревания или охлаждения). Среднее значение и будет результатом.

Fluke 59 Max 4326577

Общие сведения о приборе - фотография 21 - изображение 21

Это устройство позволяет производить измерения с высокой точностью в диапазоне температур от -30 до +50°C. Прицел – лазерный, оптическое разрешение – 8:1.

Из преимуществ Fluke 59 Max 4326577 пользователи отмечают:

  • Компактность, легкость.
  • Удобство использования благодаря понятному интерфейсу и большому экрану с подсветкой.
  • Дополнительную защиту устройства от перегрузок, предупреждающий сигнал.
  • Возможность отображения минимальных и максимальных значений, разницы между ними, а также вычисления среднего значения.

К минусам чаще всего относят:

  • Необходимость часто менять батарейки.
  • Небольшой диапазон температур.

Testo 805 0560 8051

Устройство и принцип действия - изображение 22 - изображение 22

Прибор предназначен для бытового использования, о чем говорят небольшой диапазон температур – от -25 до +250°С, и скромное оптическое разрешение – 1:1. Погрешность – 1-2 градуса в зависимости от диапазона измерений.

У бюджетного класса пирометров погрешность увеличивается по мере приближения к верхней точке диапазона, при высокотемпературных замерах. Это следует учитывать, снимая данные.

Прибор отличается следующими преимуществами:

  • Измерения проводятся максимально быстро.
  • Имеется режим сканирования в заданном временном промежутке.
  • Литиевая батарея обеспечивает непрерывную работу в течение 40 часов.
  • Эргономичность, легкость.
  • Интуитивно понятное управление.
  • Влагозащитный чехол.

Из недостатков отмечаются:

  • Маленький диапазон.
  • Оптическое разрешение, которое требует минимального расстояния до объекта.
  • Относительно высокая для данного сегмента цена.

Профессиональные пирометры

Этот класс пирометров предназначен для постоянного использования в профессиональной и производственной деятельности. Они отличаются большим оптическим разрешением, максимальной точностью и наличием дополнительных функций.

ADA TemPro 700 A00224

Виды пирометров - фотография 23 - изображение 23

Этот пирометр при бюджетной цене не уступает другим, более дорогим моделям. Многие относят его к бытовым, но диапазон замеров и точность лазерного прицела позволяют его использовать для диагностики утечек тепла, в строительстве и электроэнергетике.

У пирометра наблюдаются следующие положительные моменты:

  • Лазерный прицел исключает вероятность искаженных показаний за счет попадания посторонних предметов.
  • Диапазон температур достаточно широкий – от — -50 до +700°С.
  • Оптическое разрешение – 12:1.
  • Удобная эргономичная форма.
  • Интуитивно понятное управление.
  • ЖК-дисплей оснащен подсветкой.
  • Имеется функция вычисления средних значений.

Из минусов пользователи отмечают:

  • Немного «плавающие» значения.
  • Необходимость сверяться с таблицей коэффициентов теплоизлучения материалов – прибор ориентируется на единый коэффициент 0,95.

Testo 845 0563 8450

Правила пользования и техника безопасности - фотография 24 - изображение 24

Практически универсальный прибор для измерения температур как на дальних, так и на ближних расстояниях. Это достигается благодаря переключаемой оптике – на длинный или короткий фокус. Максимальное оптическое разрешение – 75:1.

Устройство обладает целым рядом преимуществ:

  • Лазерный прицел имеет крестообразную форму – это позволяет безошибочно зафиксировать область замеров.
  • Максимальная точность – на расстоянии 70 мм область замеров будет составлять всего 1 мм, на расстоянии 1,2 метра – 16 мм.
  • Память позволяет хранить массив данных до 90 протоколов измерений.
  • Вычисляются максимум и минимум температур, разница между ними и среднее значение.
  • Трехстрочный дисплей позволяет одновременно выводить текущее, максимальное и минимальное значения, и коэффициент теплоизлучения.
  • Есть возможность подключения к ПК, в комплекте идет диск с программным обеспечением и USB-кабель.

Из недостатков отмечается только высокая цена, в остальном пирометр соответствует профессиональному классу приборов.

Bosch PTD 1

Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом - фотография 25 - изображение 25

Этот прибор совмещает несколько функций – измерение температуры поверхности, обнаружения тепловых мостов, и измерение уровня влажности в помещении. Это позволяет применять его в строительстве и теплоэнергетике, в том числе при оборудовании вентиляционных и отопительных систем.

Преимущества пирометра:

  • Возможность обнаружения сквозняков и утечки тепла – красный светодиод в режиме тепловых мостов говорит о том, что найден сквозняк.
  • Максимальная точность измерений – лазерный прицел представляет собой круг из 12 точек, которые обозначают границы охвата.
  • Разрешение – 10:1, позволяет проводить замеры в труднодоступных местах.
  • Понятный интерфейс, простота и легкость управления.
  • Позволяет обнаружить источник плесени в помещении – горит предупреждающий сигнал в режиме измерения влажности и температуры помещения.

Из недостатков отмечается небольшой диапазон температур – от -10 до +200 °C. Но это объясняется тем, что пирометр узкоспециализированный – предназначен для строительных работ, и оценки уровня потерь тепла в помещении.

CEM DT-9860

Пирометр — история происхождения - фото 26 - изображение 26

Высокоточный пирометр профессионального класса. Благодаря точности измерений занесен в Государственный реестр измерительных приборов РФ.

Кроме этого, устройство имеет следующие преимущества:

  • Память позволяет хранить большое количество данных, используется карта памяти microSD.
  • Оптическое разрешение – 50:1.
  • Двойной лазерный прицел.
  • Большой температурный диапазон – от -50 до +1000°C.
  • Измерения проводятся максимально быстро.
  • Цветное изображение, возможность видео- и фотосъемки, сохранение результатов съемки.
  • Присутствует режим сканирования данных.
  • Возможность подключения к ПК как напрямую через USB-кабель, так и через карту microSD для переноса данных.

Из минусов CEM DT-9860 отмечается лишь его высокая цена. Все показатели полностью соответствуют заявленному профессиональному уровню, и позволяют проводить измерения с их фиксацией и переносом в память устройства.

Таким образом, чтобы правильно выбрать пирометр, нужно ориентироваться в первую очередь на сферу его применения. Прибор бюджетного класса может оказаться достаточно точным для бытового использования. Профессиональные пирометры представлены в достаточно широком спектре – от минимальных функций измерения температуры и теплоизлучения, до универсальных приборов. Поэтому необходимо ознакомиться со всеми характеристиками пирометра, а затем совершать покупку.

Читайте также другие полезные статьи:

  • Лазерный уровень: как выбрать подходящий нивелир, рейтинг популярных моделей от любительских до профессиональных, их плюсы и минусы
  • Мультитул — что это такое, как устроен этот инструмент, разновидности, советы по выбору, обзор лучших моделей разных

Видео-совет: как правильно выбрать пирометр

Виды пирометров для измерения температуры бесконтактным методом

Основные признаки - изображение 27 - изображение 27

Температурный диапазон и тип исполнения - изображение 28 - изображение 28

В промышленном производстве часто возникают ситуации, при которых нужно точно определить температуру объекта без прямого контакта с ним. Обычные способы не дают нужного результата, поэтому ученые изобрели различные пирометры для измерения температуры бесконтактным методом. Приборы сразу же начали широко применяться и стали незаменимыми устройствами.

Содержание

  • Общие сведения о приборе
    • Преимущества и недостатки
    • Сферы применения
  • Устройство и принцип действия
  • Виды пирометров
    • Оптический аппарат
    • Инфракрасный радиометр
  • Правила пользования и техника безопасности

Общие сведения о приборе

Пирометр — это очень простой и удобный в работе прибор. Для того чтобы измерить температуру выбранного объекта, достаточно просто направить на него устройство. Оно мгновенно определяет степень нагрева и выдаёт показания.

Преимущества и недостатки

Прибор пирометр, как и большинство изобретённых устройств, имеют свои достоинства и недостатки. Они обуславливаются особенностями устройства и условиями применения.

К преимуществам можно отнести следующие:

  1. Принцип работы и конструкция прибора пирометра - фото 29 - изображение 29

    Простота конструкции и малые габариты. Пирометры используются довольно часто, поэтому малые размеры позволяют носить их даже в самом небольшом кармане или специальной сумке.
  2. Низкая стоимость. Использование минимального количества деталей в конструкции позволяет производителям выпускать приборы в большом объёме и продавать их по низкой цене.
  3. Высокая надёжность. Аппарат отличается хорошей работоспособностью, что незаменимо при использовании его в экстремальных условиях.
  4. Широкий диапазон измерения. Большинство современных пирометров позволяют определять температуру объекта в пределах от 10 до 800 градусов. В выпущенных под конкретные задачи устройствах этот показатель может достигать и более высоких значений.

Кроме положительных сторон, есть и отрицательные. Их нужно учитывать при выборе и покупке прибора.

Среди недостатков можно выделить такие:

  1. Зависимость прибора от излучательной способности объекта. При измерении температуры у одинаково нагретого блестящего и тёмного предмета будут получаться разные показатели.
  2. Пирометр может выдавать неправильные показания из-за структуры поверхности объекта исследования, его физического состояния и наличия защитных покрытий.
  3. Откорректировать показатели и установить погрешность можно только на самых новых приборах. Старые аппараты такой функцией не обладают.
  4. На точность измерений влияет расстояние. Чем оно больше, тем выше вероятность выдачи неправильных показателей.

Сферы применения

Технические характеристики - фото 30 - изображение 30

Пирометры широко используются на производстве, где установлено много нагревательных приборов. С их помощью проверяется температура теплотрасс, бойлеров, паропроводов и обрабатываемых деталей. Электрики этим прибором проверяют степень нагрева кабелей, трансформаторов и мест соединения проводов, а металлурги — печей, станков, прессов.

Не обошли вниманием пирометр и автомастера. Им они проверяют нагрев электродвигателя и прочих деталей машины. В пищевой промышленности такие устройства используют для получения точных сведений о температуре хранения тех или иных продуктов питания.

Бесконтактные пирометры иногда используют для особых случаев. Среди них стоит отметить следующие:

  1. Необходимость провести быстрое измерение (при пожарах и прочих непредвиденных ситуациях).
  2. Исследование предметов или деталей, обладающих низкой теплоёмкостью.
  3. Следить за степенью нагрева объектов, к которым запрещено прикасаться руками или какими-либо устройствами.
  4. Измерение температуры тонкого поверхностного слоя изделия или очень маленькой его детали.
  5. Контроль за степенью нагрева заготовки при изготовлении деталей особой важности.
  6. Исследование объектов, которые работают от электрической энергии.
  7. Необходимость определения температуры быстро движущегося объекта.
  8. Проверка степени нагрева труднодоступных узлов или отдельных его деталей.

Устройство и принцип действия

Пирометр относится к приборам, которые позволяют измерять температуру объекта, находясь на расстоянии от него. В большинстве случаев они изготавливаются в форме, очень похожей на пистолет. В прибор встроен небольшой жидкокристаллический индикатор, на который поступают все сведения о проведённых измерениях, и выдаётся их результат.

К основным функциям устройства относятся:

  • вычисление и определение максимального, а также минимального значения среди нескольких проведённых измерений;
  • звуковое и визуальное оповещение при достижении заданной границы;
  • небольшой объём встроенной памяти для запоминания информации о проведённых замерах.

Как пирометром пользоваться - фотография 31 - изображение 31

В современных устройствах предусмотрен USB-выход. С его помощью можно в кратчайшие сроки передавать данные на компьютер и сразу же обрабатывать их.

Пирометр состоит из таких деталей:

  • оптические приборы;
  • зеркало;
  • видоискатель и его ось;
  • измерительное устройство;
  • электронный преобразователь;
  • датчики;
  • корпус;
  • кнопки управления.

Все они обеспечивают нормальное функционирование аппарата и выдачу максимально точных результатов.

Принцип действия пирометра:

  1. Тепловые волны от объекта поступают в раструб устройства.
  2. Через него они поступают на датчик измерения температуры.
  3. В нём тепловая энергия преобразуется в электрический сигнал. Мощность последнего зависит от степени нагрева объекта. Чем она выше, тем больший показатель тока возникает на датчике.
  4. Затем сигнал поступает на электронный преобразователь, где он обрабатывается.
  5. Готовый результат выводится на жидкокристаллический экран.

Виды пирометров

Эти незаменимые в промышленности приборы выпускаются под потребности конкретного производства. Они разделяются на несколько видов:

  1. Модели одноцветные - изображение 32 - изображение 32

    По принципу действия: оптические, инфракрасные. Первые разделяются ещё на два вида, которые называются цветовыми (сравнивают яркость объекта с другими областями спектра) и яркостными (исследуют степень излучения, идущего от детали, со значениями накала нити).
  2. По методу прицеливания: с оптическим и лазерным наведением.
  3. По коэффициенту излучения: постоянные и переменные.
  4. По методу перемещения: мобильные, стационарные.
  5. По измеряемым показателям: высокотемпературные (для определения показателей выше +400 градусов по Цельсию) и низкотемпературные (для измерения до 30 градусов ниже ноля).

Оптический аппарат

Такой пирометр считается одним из наиболее часто используемых. Он производит измерения в диапазоне инфракрасных лучей и видимого света. Состоит прибор из следующих деталей:

  • объектив;
  • лампа;
  • ослабляющий светофильтр;
  • нить накаливания;
  • реостат;
  • милливольтметр;
  • рычаг реостата;
  • монохромный светофильтр;
  • окуляр;
  • различные рукоятки для управления реостатом и всем прибором.

В основе принципа работы устройства лежит сравнение степени яркости излучения, исходящего от объекта с таким же показателем нити накаливания. Последний параметр определяется производителем и закладывается в память пирометра.

Оптический аппарат действует так:

  1. Исходящий от исследуемой детали свет попадает в объектив прибора.
  2. Через него он поступает в окуляр.
  3. Рабочий видит выдаваемую степень яркости и сравнивает её с аналогичным показателем температурной лампы. Весь процесс выполняется в монохроматическом свете, который создаётся при помощи специального светофильтра.
  4. Температура определяется с помощью милливольтметра. На нём нанесена специальная разметка, которая учитывает степень накала нити.

Инфракрасный радиометр

Этот вид пирометра работает на основе радиационного способа и в ограниченном интервале инфракрасного излучения. Для удобства пользования аппарат снабжён специальным лазерным указателем. Он помогает навести прибор на конкретное место детали и измерить его температуру.

Инфракрасный пирометр состоит из таких компонентов:

  • Что такое двухцветный пирометр - изображение 33 - изображение 33

    диафрагма;
  • объектив;
  • кожух из меди;
  • корпус;
  • лампа;
  • светофильтр;
  • окуляр;
  • накал;
  • милливольтметр.

Принцип действия прибора основан на улавливании теплового излучения, идущего от горячего объекта, и фокусировке чувствительным элементом, соединённым с термопарой.

Работает прибор таким образом:

  1. Включённый пирометр наводится на изучаемую деталь так, чтобы она оказалась в объективе и полностью закрыла от глаз человека другие предметы.
  2. Окуляр передвигается и достигается максимальная чёткость изображения. При этом важно использовать светофильтр. Он не только позволит более точно выполнить измерения, но и убережёт глаза от вредного воздействия яркого света.
  3. Тепловое излучение поступает на чувствительный элемент прибора. Она изготовлен в виде пластинки из платины.
  4. К ней припаяны термопары, которые нагреваются в зависимости от температуры объекта.
  5. Она измеряется, и результат выдаётся на экран прибора.

Правила пользования и техника безопасности

Перед использованием пирометра необходимо подробно изучить его инструкцию. Это поможет не только лучше понять принцип работы, но и убережёт от большинства проблем, которые могут возникнуть во время эксплуатации.

Основные правила:

  1. Прибор включается, и его раструб направляется в сторону объекта исследований.
  2. Определяются пределы измерений.
  3. Выдаётся полученная информация.
  4. Данные записываются в память устройства или на любой внешний носитель.

Прибор очень прост, и работать с ним сможет даже тот человек, который первый раз держит его в руках.

Кроме правил пользования, нельзя забывать и о технике безопасности. Нужно соблюдать такие меры предосторожности при работе с прибором:

  1. Пирометры оптоволоконные и лазерные - фотография 34 - изображение 34

    Запрещается направлять пирометр в глаза человека. Лазерный луч, который исходит от него, может вызвать ожоги и прочие повреждения органов зрения.
  2. Хранить прибор нужно в недоступном для детей месте. Если этого не сделать, то малыш случайно может наткнуться на него и использовать в качестве игрушки. При этом малейшая неосторожность может привести к повреждениям различной степени тяжести.
  3. Запрещается класть прибор на горячую поверхность.
  4. После исследования сильно разогретой поверхности контактная измерительная головка становится довольно горячей. Из-за неосторожного обращения с ней можно получить ожог.
  5. Нельзя опускать аппарат в воду, так как он не герметичен. Такая неосторожность может испортить пирометр или способствовать неправильной его работе.
  6. Запрещается прикасаться к исследуемому объекту прибором, руками или любыми другими частями тела.

Пирометр — это полезное устройство, которое даёт возможность определить температуру бесконтактным методом. Если всё правильно сделать и соблюсти рекомендации профессионалов, то можно быстро выполнить требуемые измерения и получить максимально точные результаты. Во время работы нельзя забывать и о личной безопасности.

Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом

Продажа пирометров: преимущества и принцип работы - фотография 35 - изображение 35

Основные параметры: - фотография 36 - изображение 36

Измерять температуру на расстоянии необходимо не только во время технологических процессов, но и при наладке автономного отопления. Фактические температурные показатели проверяют после монтажа и просчёта удельной мощности приборов, которые предназначены для обогрева. С его помощью можно получить показатели температурного режима раскалённых или труднодоступных предметов. Ведь бывают ситуации, когда предмет для здоровья человека опасен или он находится в недоступном месте.

Содержание

  • Пирометр — история происхождения
  • Основные признаки
  • Температурный диапазон и тип исполнения
  • Принцип работы и конструкция прибора пирометра
  • Технические характеристики
    • Оптическое разрешение
    • Рабочий дизайн
    • Погрешность и коэффициент излучения
  • Как пирометром пользоваться
  • Модели одноцветные
  • Что такое двухцветный пирометр
  • Пирометры оптоволоконные и лазерные

Для этих целей лучше всего применять инфракрасный пирометр.

Пирометр — история происхождения

Первый пирометр изобрёл голландский физик Питер ван Мушенбрукт. Такие приборы температуру тел могли измерять только визуально. А расчёты основные составлялись при обработке информации о яркости и изменении цвета раскалённого предмета. Такие показатели точными не были.

Значительно расширилась функциональность таких приборов в настоящее время. Это позволяет определять температуру не только предметов нагретых, но и тех, у которых значение не превышает 0 градусов.

В 60-е годы XIX века началось совершенствование этого устройства. На сегодняшний день эта отрасль успешно развивается.

Благодаря активным разработкам можно производить пирометры для промышленности. Они оснащены более высокими техническими характеристиками. При освоении нанотехнологий с каждым годом размер оборудования уменьшается. Это делает максимально удобным их применение.

В 1967 году была разработана первая портативная модель этого оборудования. Сделала это американская компания Wahi. Она является прототипом современных инфракрасных приборов. Работу оборудования позволило усовершенствовать введение новых разработок и технологий. Основной принцип работы строился на измерении тепловой энергии, излучаемой объектом. На сегодняшний день можно дистанционно определять температурные показатели твёрдых и жидких тел.

Основные признаки

Выделяют три типа приборов по этому критерию:

  1. Принцип работы - изображение 37 - изображение 37

    Цветовые. Это оборудование измеряет температурный режим объекта, основываясь на его цветовом отображении поверхности в различных спектрах.
  2. Радиационные. Температура поверхности определяется по мощности теплового излучения.
  3. Яркостные. Показатель определяется сравнением цвета объекта и оттенка эталонной нити.

Температурный диапазон и тип исполнения

Пирометр имеет два типа модификаций:

  1. Высокотемпературные. Оценивают только предметы нагретые. У таких устройств одним из важнейших параметров служит предельная измеряемая температура.
  2. Низкотемпературные. Ими можно измерять только температуру ниже 0 градусов.

Прибор бесконтактный можно классифицировать и по типу назначения:

  1. Устройства стационарные используются для высокоточных измерений. Они необходимы крупным промышленным предприятиям, где постоянно следует вести контроль за температурными данными.
  2. Портативная модель — это карманный вид оборудования. Незаменимы в том случае, если к объекту невозможно близко подойти. На них установлен экран, на котором указывается графическая и текстовая информация.

Принцип работы и конструкция прибора пирометра

Сфера применения - изображение 38 - изображение 38

Для того, чтобы измерить температурный режим на поверхности того или иного материала, существует множество приборов различного типа. Эти приборы делятся на контактные или с дистанционным снятием значений. Пирометры относят к приборам с дистанционным снятием показателей.

Принцип работы основывается на измерении тепловых волн, излучаемых нагретой поверхностью.

Конструкция прибора пирометра следующая:

  1. Датчик.
  2. Кнопка.
  3. Электронный преобразователь.
  4. Корпус.
  5. Измерительно-счётное устройство.
  6. Ось видоискателя.
  7. Видоискатель.
  8. Зеркало.
  9. Оптическая система.

Принцип работы следующий: через раструб прибора излучение попадает на датчик пирометрический. В нём энергия преобразуется из тепловой в электрическую. Мощность поступающего сигнала зависит от температуры поверхности, на которой она измеряется — чем больше будет температурный показатель, тем мощнее будет сила тока, которая генерируется датчиком. При помощи преобразователя электронного типа полученные результаты выводятся на жидкокристаллический экран.

Тепловизоры — это одна из разновидностей пирометров. Их принцип работы основывается на сравнении эталонного спектра и спектра теплового излучения.

Сравнительная характеристика основных моделей - фото 39 - изображение 39

От объектов, которые попали в объектив оборудования, проецируется на цветной экран картинка тепловых волн. Величину температуры можно определить по спектральной характеристике, а также визуально следить за её градиентным изменением по всей площади измеряемого материала.

Практическое применение тепловизоры нашли и для частного автономного отопления. При их помощи можно в скрытом трубопроводе точно установить место протечки.

Технические характеристики

У инфракрасного пирометра, как и у любого прибора, имеются свои технические характеристики. При выборе той или иной модели человек опирается именно на них. Самые важные из них мы сейчас и опишем более подробно.

Оптическое разрешение

Лазерный термометр: принцип действия. Лазерный дистанционный термометр (фото) - фото 40 - изображение 40

Этот параметр определяет площадь объекта, где нужно измерить температурный показатель. Этот показатель полностью зависит от угла объектива аппарата. Чем больше этот угол, тем площадь измерения температуры будет значительнее. Но при этом ещё учитывается и расстояние до поверхности измерения. Основным условием точного результата является наложение пятна исключительно на материал поверхности. Значение температурного показателя будет неточным при превышении площади.

Оптическим разрешением называют величину отношения диаметра пятна устройства к расстоянию до объекта. Оно может колебаться, в зависимости от модели прибора, от (2:1) до (600:1). Величина (600:1) относится к профессиональным приборам измерения, которые применяются для того, чтобы снять показатели нагрева поверхности материала в тяжёлой промышленности. Для полупрофессиональных и бытовых приборов оптимальным показателем является величина, равная (10:1).

Рабочий дизайн

Эта характеристика определяется параметрами пирометрического датчика. Для большинства приборов он колеблется в пределах от (—30) до (+360) градусов. Практически все виды пирометров можно применять для бытовых целей с учётом того, что максимальная температура в системе отопления может быть (110) градусов.

Погрешность и коэффициент излучения

Эта характеристика в зависимости от точности настроек прибора указывает степень колебаний значений температурного режима. В среднем от нормированного показания допускаются отклонения в пределах 2%.

Монохромная термометрия - фотография 41 - изображение 41

Коэффициент излучения — это отношение мощности теплового излучения при определённом температурном показателе к такому же параметру эталонного тела, который имеет абсолютно чёрный цвет. Для материалов неблестящих он составляет 0,9−0,95. Именно по этой причине многие оборудования дистанционного измерения температурного показателя настроены на такое число.

Но если попробовать ими измерить, насколько нагрета поверхность алюминиевая, то на индикаторе значение будет от фактического отличаться значительно.

Многие модели для точности измерения оборудованы лазерной указкой. Располагается световое пятно не в центре, а обозначает оптимальную границу измеряемой области.

Как пирометром пользоваться

После того, как вы купите такой прибор для измерения температуры поверхности, ознакомьтесь детально с инструкцией. Несмотря на то, что правила эксплуатации несложные, к значительным искажениям показателей температуры могут привести неправильные действия.

Как правильно определять какую температуру нагрева имеет материал:

  1. Устройство необходимо включить.
  2. На измеряемую поверхность направить раструб.
  3. Отделить границу пятна измерения при помощи лазерной указки.
  4. После того как активируется прибор на дисплее появиться значение температуры. Значения могут заменяться следующими показателями или записываться в память устройства. Всё зависит от выбранной модели.

Модели одноцветные

Двухволновая термометрия - фото 42 - изображение 42

Одноцветный (инфракрасный) прибор предназначается для определения только одной тепловой волны. Они имеют небольшую стоимость и являются хорошим устройством портативного типа. Их принцип работы прост: нужно просто устройство навести на объект и нажать нужную кнопку. Преимущество его в том, что замеры можно проводить на любом расстоянии. В таких устройствах существуют некоторые ограничения по замеру диаметра пятна. А ещё они к загрязнённости окружающей среды очень чувствительны. Из-за таких недостатков сфера их применения ограничена, так как во влажном или загрязнённом помещении работать оборудование будет некорректно.

Инфракрасная термопара является упрощённой разновидностью пирометра одноцветного. Его особенностью является отсутствие сложной электроники, которая применяется для усиления входящего сигнала. Именно такое свойство стало его главным достоинством. Термопара работает по простому принципу: излучение преобразуется в нелинейный термопарный сигнал.

Преимущества термопара:

  1. Показатель максимальной температуры больше других.
  2. С измерительными приборами хорошая совместимость.
  3. Невысокая цена.

Недостатки:

  1. Широкий спектральный диапазон.
  2. Погрешность больше 2%.

Что такое двухцветный пирометр

Такое устройство появилось сравнительно недавно. Это модель более усовершенствованная, которая может измерять более двух излучаемых волн. Его преимуществом является то, что он может работать в различных цветовых спектрах. Благодаря этим показателям можно применять это оборудование в загрязнённых местах, так как наличие посторонних компонентов (пара, газа, дыма и прочих) на его работу не влияют.

Этот пирометр в работе с показателями черноты тоже незаменим. Он определит с точностью температуру твёрдого металла, который переходит в жидкое состояние.

Пирометры оптоволоконные и лазерные

Принцип работы такого оборудования идентичен приборам традиционным. Отличием является наличие оптоволоконного кабеля. По этому кабелю транспортируется световой поток. Такая комплектация хороша тем, что можно произвольно изгибать такой шнур. Благодаря такому качеству замеры можно проводить даже в самых труднодоступных местах.

Пирометры оптоволоконные нашли широкое применение в местах, где повышенное электромагнитное поле, и полностью бессильны традиционные модели. Они оснащены фиксированным фокусом. Эти устройства позволяют производить замеры излучения тепловой энергии с самым минимальным диаметром пятна 0,1 миллиметр. Но этот фокус ограничивает расстояние замеров: для того чтобы измерение было точным необходимо соблюдать указанную дистанцию в инструкции.

Лазерные прицелы на пирометрах были установлены для того, чтобы производить замеры на большой дистанции. Такие приборы бывают нескольких видов:

  1. Прицелы круговые — это самые точные приборы, которые эффективно работают с разным диаметром измеряемого пятна и на любых дистанциях.
  2. Лазерный пирометр с лучом двойным. Позволяет определить местоположение и размеры измеряемого объекта. Вблизи им пользоваться не рекомендуется, так как чаще всего цифры сильно завышены.
  3. Пирометр лазерный с лучом одинарным позволяет наводить устройство только по центру пятна тепловой энергии. Зона чувствительности, в зависимости от модели оборудования, может иметь погрешность до 2 сантиметров. Чаще всего подобный дефект встречается в дешёвых моделях.

Продажа пирометров: преимущества и принцип работы

Правила оценки - фото 43 - изображение 43

Купить пирометры с доставкой и гарантией 1 год в Москве - выбирайте. Пирометр (инфракрасный термометр) – прибор для бесконтактного измерения температуры.

Ознакомьтесь с полным каталогом пирометров по этой ссылке

[: 168 :]

  • Виды
  • Основные параметры
  • Принцип работы
  • Сфера применения
  • Сравнительная характеристика основных моделей

По области применения инфракрасные термометры классифицируют на 2 типа:

  • стационарные
  • переносные (портативные).

По температурному диапазону на:

  • Низкотемпературные (до -30-35 градусов Цельсия);
  • Высокотемпературные (до +800 градусов Цельсия).

По рабочему диапазону

  • Односпектральные. Такие приборы принимают излучения только в одном спектральном диапазоне. Односпектральные приборы в свою очередь подразделяются на радиационные (мощность теплового излучения переводится в температуру) и яркостные (в диапазоне красного света измеряются яркости эталонного объекта и объекта измерения).
  • Мультиспектральные. Также их называют цветовыми или пирометрами спектрального отношения.

Инфракрасные термометры относятся к группе приборов неразрушающего контроля, что позволяет проводить измерение температур без непосредственного контакта с измеряемой поверхностью, как в случае контактными электронными термометрами. Их использование гарантирует безопасность при диагностике дефектов и мониторинге различных процессов, а также помехоустойчивость в процессе измерения для получения объективных и точных результатов.

При всем разнообразии существующих термометров и датчиков температуры в производстве возникают задачи, которые не под силу современным контактным цифровым термометрам. Оборудование и устройства многих технологических циклов и процессов не позволяют установку контактных датчиков или показывающих приборов для контроля температуры по ряду технических причин, либо установка и монтаж подобных датчиков и приборов затруднена. Ввиду актуальности такой проблемы были разработаны специальные инфракрасные термометры, позволяющие измерять температуру в труднодоступных, горячих, вращающихся или опасных местах.

 

Элементы конструкции - фотография 44 - изображение 44

Полный каталог пирометров

 

Основные параметры:

  1. выбор диапазона температур зависит непосредственно от объекта, контроль температуры которого осуществляется.
  2. тип прицельного устройства определяется полностью размерами объектов, температуру которых необходимо определить, а также расстоянием до этих объектов. Контроль температуры малых и значительно удаленных объектов требует дорогих прицельных устройств.
  3. тип индикатора определяется условиями эксплуатации, в основном значением температуры, при которой планируется использовать прибор.
  4. показатель визирования, по аналогии с типом прицельного устройства выбирается в зависимости от размеров объектов и расстояния до них. Показатель визирования пирометра зависит прямопропорционально от удаленности объекта и обратно-пропорционально от его размеров. Важно также, чтобы при измерении температуры удаленного объекта в поле зрения инфракрасного термометра не попадали посторонние предметы.
  5. расстояние до минимального поля зрения – согласно основным оптическим законам, поле зрения прибора будет увеличиваться пропорционально увеличению расстояния от прибора до объекта, при выборе прибора необходимо учесть расстояние, на котором наиболее часто будут проводиться измерения температуры.

Принцип работы

Поле зрения - изображение 45 - изображение 45

По большому счету любой инфракрасный термометр является идеальным профессиональным диагностическим инструментом для проведения технического обслуживания, обеспечивающим максимальную точность измерения температуры на любом расстоянии.

Принцип действия бесконтактного термометра заключается в измерении силы теплового излучения, исходящего от объекта преимущественно в диапазонах видимого света и инфракрасного излучения.

Изначально термин «пирометр» использовался для обозначения прибора, предназначенного для измерения температуры по яркости предельно нагретого предмета. На сегодняшний день понятие несколько расширилось, поскольку, с развитием технологий появились абсолютно новые приборы – инфракрасные.

 

Сфера применения

Инфракрасные термометры применяют в различных отраслях. Сфера их применения достаточно широка:

  1. Прицеливание - фото 46 - изображение 46

    Измерения температур опасных для человеческого организма поверхностей и сред, в том числе, горячих.
  2. Измерение температурных показателей недоступных и труднодоступных объектов.
  3. Сканирование для поиска холодных или горячих точек.
  4. Диагностические работы с электро- и теплооборудованием.
  5. Быстрое (мгновенное) определение температуры объектов, которые пребывают в движении.
  6. Профилактика и диагностика ж/д и автотранспорта.
  7. Поддержание противопожарной безопасности.
  8. Контроль и проверка систем кондиционирования, вентиляции и отопления.
  9. Электроаудит и электродиагностика.
  10. Работы по профилактике оборудования в любой отрасли промышленности.

Очевидно, что измерение температуры современными приборами имеет ряд преимуществ перед обычными термометрами. Измерения возможно проводить без остановки производства или технического процесса. Все измерения температуры производятся с безопасного расстояния. При этом присутствует значительное увеличение производительности труда работников благодаря моментальности измерений.

Сравнительная характеристика основных моделей

 

 

Фильтры - фото 47 - изображение 47

Датчики - фото 48 - изображение 48

Быстродействие - фото 49 - изображение 49

Модель AR300 AR872D AR892
Измеряемая температура, ?С от -32 до +300 от -50 до +1050 от +200 до +1800
Показатель визирования 1:12 1:20 1:80
Точность, ?С ±2 от -50 до 0: ±3; от 0 до +100: ±1.5; от 100 до 1050: ±1.5 ±2
Температура эксплуатации, ?С от -25 до +55 от -15 до +50 от -10 до +50
Коэффициент теплового излучения 0.95 от 0.10 до 1.00, шаг 0.01 от 0.10 до 1.00, шаг 0.01
Спектр, мкм 8-14 8-14 8-14
Прицеливание точечный лазер точечный лазер точечный лазер
Питание 9В "Крона" 9В "Крона" 9В "Крона", DC9V
Связь с компьютером нет нет есть, RS-232
Доп. функции нет часы, min, max, отклонение, контроллер, среднее, разъем для штатива, кейс часы, min, max, отклонение, контроллер, среднее, разъем для штатива, шнур RS232, ПО для ПК, кейс
Размеры, мм 140х80х38 220х134х60 220х134х60
Вес, г 130 480 480
Цена с НДС, руб. 2530 6790 18520

Скачать полный список сравнения

Лазерный термометр: принцип действия. Лазерный дистанционный термометр (фото)

Характеристики лазерных термометров - изображение 50 - изображение 50

Измерение температуры может быть контактным и дистанционным. Наиболее распространены термопары, резисторные датчики и термометры, которые нуждаются в соприкосновении с объектом, т. к. измеряют свою собственную температуру. Делают они это медленно, но стоят недорого.

Бесконтактные датчики измеряют ИК-излучение объекта, дают быстрый результат, и обычно используются для определения температуры движущихся и нестационарных тел, находящихся в вакууме и недоступных по причине агрессивности среды, особенностей формы или угрозы безопасности. Цена таких устройств относительно высока, хотя в некоторых случаях сравнима с контактными приборами.

Монохромная термометрия

Монохромный способ определения суммарной энергетической яркости использует заданную длину волны. Реализации варьируются от ручных зондов с простым дистанционным измерением до сложных переносных устройств, позволяющих одновременно наблюдать объект и его температуру с занесением показаний в память прибора или их распечаткой. Стационарные датчики представлены как простыми небольшими детекторами с удалённым расположением электроники, так и высокопрочными устройствами с дистанционным PID-управлением. Волоконная оптика, лазерное прицеливание, водяное охлаждение, наличие дисплея и сканера – опциональные варианты мониторинга технологических процессов и систем управления.

Конфигурация, спектральная фильтрация, диапазон рабочих температур, оптика, время отклика и яркость объекта являются важными элементами, влияющими на производительность и должны быть тщательно рассмотрены в процессе отбора.

Датчик может быть как простым двухпроводным, так и сложным износоустойчивым высокочувствительным устройством.

Выбор спектрального отклика и диапазона рабочих температур связан с конкретными задачами измерения. Короткие длины волн предназначены для высоких температур и длинные – для низких. Если объекты прозрачны, например, пластмассы и стёкла, то необходима узковолновая фильтрация. Полоса поглощения CH полиэтиленовой плёнки равна 3,43 мкм. Выделение спектра в этом диапазоне упрощает вычисление коэффициента излучения. Точно так же стеклоподобные материалы становятся непрозрачными при длине волны 4,6 мкм, что позволяет точно определить температуру поверхности стекла. Область излучения 1-4 мкм даёт возможность производить замер через смотровые отверстия вакуумных и барокамер. Альтернативный вариант – использование волоконно-оптического кабеля.

Оптика и время отклика в большинстве случаев несущественны, так как поле зрения размером 3 см на расстоянии 50 см и время отклика менее 1 с является достаточным. Для небольшого или быстро перемещающегося прерывистого объекта возникает необходимость в небольшом (3 мм в диаметре) или ещё меньшем (0,75 мм) пятне измерений. Дальнее прицеливание (3-300 м) требует оптического регулирования, так как стандартное поле зрения прибора становится слишком большим. В некоторых случаях для этого используется метод двухволновой радиометрии. Оптоволокно позволяет дистанцировать электронику от агрессивных сред, устранить влияние помех и решить проблему доступа.

Лазерный термометр в основном имеет регулируемое в диапазоне 0,2-5,0 с время ответа. Быстрый отклик может повысить уровень шума сигнала, а медленный влияет на чувствительность. При индукционном нагреве необходима мгновенная реакция, а для конвейера – более медленный отклик.

Монохромная ИК-термометрия проста и используется в случаях, когда для создания высококачественной продукции контроль температуры крайне важен.

Принцип действия пирометров - фотография 51 - изображение 51

Двухволновая термометрия

Для более сложных задач, где абсолютная точность измерений имеет решающее значение, и где продукт подвергается физическому или химическому воздействию, применяется двух- и многоволновая радиотермометрия. Концепция появилась в начале 1950 годов, а последние изменения в конструкции и аппаратном обеспечении повысили её производительность и снизили себестоимость.

Метод заключается в измерении спектральной плотности энергии на двух различных длинах волн. Температура объекта может быть считана непосредственно из прибора, если излучательная способность одинакова для каждой длины волны. Показания будут верными, даже если поле зрения частично перекрыто относительно холодными материалами, такими как пыль, проволочные экраны, и серые полупрозрачные окна. Теория метода проста. Если энергетическая яркость обоих длин волн одинакова (для серого тела), то коэффициент излучения сокращается и отношение становится пропорциональным температуре.

Двухволновой лазерный термометр применяется в промышленности и научных исследованиях как простой, уникальный датчик, способный сократить ошибку измерения.

Кроме того, созданы многоволновые термометры для материалов, не являющимися серыми телами, коэффициент поглощения которых изменяется с длиной волны. В этих случаях необходим подробный анализ поверхностных характеристик материала в отношении взаимосвязи этого коэффициента, длины волны, температуры и химического состава поверхности. При наличии этих данных можно создать алгоритмы расчёта зависимости спектрального излучения на различных длинах волн от температуры.

Конструкция и принцип работы термометров сопротивления - фотография 52 - изображение 52

Правила оценки

Для оценки точности измерений пользователь должен знать следующее:

  • ИК-датчики по своей природе цвета не различают.
  • Если поверхность блестящая, то прибор установит не только испускаемую, но и отражённую энергию.
  • Если объект прозрачен, необходима ИК-фильтрация (например, стекло непрозрачно при 5 мкм).
  • В девяти из десяти случаев абсолютно точное измерение не требуется. Повторное снятие показаний и отсутствие смещения обеспечат необходимую точность. Когда энергетическая яркость изменяется и обработка данных затруднена, следует остановиться на двух- и многоволновой радиометрии.

Элементы конструкции

Термометр лазерный бесконтактный работает по принципу: ИК-энергия на входе в и сигнал на выходе. Базовая цепь устройства состоит из собирающей оптики, линз, спектральных фильтров, и детектора в качестве внешнего интерфейса. Динамическая обработка осуществляется по-разному, но её можно свести к усилению, термической стабилизации, линеаризации и преобразованию сигнала. Обычное оконное стекло используется при коротковолновом излучении, кварц для средних частот, и германий или сульфид цинка для диапазона 8-14 мкм, оптоволокно - при длинах волн 0,5-5,0 мкм.

Поле зрения

Лазерный дистанционный термометр характеризуется полем зрения (ПЗ) - размером пятна контроля температуры на заданном расстоянии. Изменение диаметра поля зрения прямо пропорционально изменению дистанции между термометром и объектом измерения. Его значение зависит от изготовителя и влияет на цену прибора. Существуют модели с ПЗ менее 1 мм для точечных измерений и с оптикой дальнего действия (7 см на удалении 9 м). Рабочее расстояние не влияет на точность показаний, если объект заполняет всё пятно измерения. При этом максимальная потеря сигнала не должна превышать 1%.

Прицеливание

Обычные ИК-термометры производят замеры без дополнительных приспособлений. Это допустимо для работы с объектами большого размера, например, бумажным полотном, где точечная точность не требуется. Для небольших или удалённых объектов используется луч лазера. Создано несколько вариантов лазерного прицеливания.

  1. Луч со смещением от оптической оси. Простейшая модель применяется в устройствах с низким разрешением для больших объектов, т. к. вблизи отклонение слишком большое.
  2. Коаксиальный луч. Не отклоняется от оптической оси. Центр измерительного пятна точно указывается на любом расстоянии.
  3. Двойной лазер. Диаметр пятна маркируется двумя точками, что избавляет от необходимости угадывать или рассчитывать диаметр и не ведёт к ошибкам.
  4. Круговой указатель со смещением. Показывает поле зрения, его размер и внешнюю границу.
  5. 3-точечный коаксиальный указатель. Луч разделяется на три яркие точки, расположенные на одной линии. Средняя точка обозначает центр пятна, а внешние отмечают его диаметр.

Прицеливание оказывает эффективную помощь при направлении термометра точно на объект измерения.

Лазерный пирометр и принцип его работы - изображение 53 - изображение 53

Фильтры

В термометрах используются коротковолновые фильтры для высокотемпературных измерений (> 500 °C) и длинноволновые фильтры для низких температур (-40 °С). Кремниевые детекторы, например, стойки к нагреванию, а небольшая длина волны снижает погрешность измерения. Другие селективные фильтры используются для пластиковой плёнки (3,43 мкм и 7,9 мкм), стекла (5,1 мкм) и пламени (3,8 мкм).

Датчики

Большинство датчиков либо фотоэлектрические, генерирующие напряжение при воздействии ИК-излучения, или фотопроводящие, т. е. изменяющие своё сопротивления под действием энергии источника. Они быстрые, высокочувствительные, обладают приемлемым температурным дрейфом, который может быть преодолён, например, термисторной схемой температурной компенсации, автоматической нуль-схемой, ограничением амплитуды и изотермической защитой.

В цепи ИК-термометра выходной сигнал детектора порядка 100-1000 мкВ подвергается тысячекратному усилению, регулируется, линеаризируется, и, в итоге, представляет собой линейный сигнал тока или напряжения. Его оптимальное значение 4-20 мА, что минимизирует внешние помехи. Этот сигнал может быть подан на порт RS-232 или на ПИД-регулятор, удалённый дисплей или записывающее устройство. Другие варианты использования сигнала:

  • включение/выключение сигнализации;
  • удержание пикового значения;
  • регулируемое время отклика;
  • в схеме выборки и хранения.

Быстродействие

Инфракрасный лазерный термометр в среднем обладает временем отклика порядка 300 мс, хотя при использовании кремниевых детекторов можно достичь значения 10 мс. Во многих инструментах время отклика изменяется для того, чтобы демпфировать входящий шум и регулировать их чувствительность. Не всегда необходимо минимальное время отклика. Например, при индукционном нагреве время должно быть в диапазоне 10-50 мс.

Характеристики лазерных термометров

Etekcity Lasergrip 630 – инфракрасный 2-лазерный термометр, цена $35,99. Характеристики:

  • диапазон температур -50 ... +580 °C;
  • точность +/- 2%;
  • отношение расстояния к размеру пятна 16:1;
  • излучательная способность 0,1 – 1,0;
  • время отклика <500 мс;
  • разрешение 1 °C.

Пирометры излучения - изображение 54 - изображение 54

Лазерный термометр (фото) также информирует о наибольшей, наименьшей и средней температуре. Измерительное пятно смещено на 2 см ниже точки прицеливания. Лазерное наведение наиболее точно в месте пересечения лучей (36 см).

Amprobe IR-710 – инфракрасный лазерный термометр, цена $49,95. Характеристики:

  • диапазон температур -50 ... +538 °C;
  • минимальный размер пятна 20 мм;
  • точность +/- 2%;
  • отношение расстояния к размеру пятна 12:1;
  • излучательная способность 0,95;
  • время отклика 500 мс;
  • разрешение 1 °C.

Принцип работы пирометра - фото 55 - изображение 55

Данный лазерный термометр (фото), кроме текущей температуры, также индицирует её минимальное и максимальное значения.

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.

Принцип действия пирометров

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 работы пирометра - изображение 56 - изображение 56

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.

Принцип работы пирометра - фотография 57 - изображение 57

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.

Принцип работы пирометра - изображение 58 - изображение 58

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

Конструкция и принцип работы термометров сопротивления

Принцип работы пирометра - изображение 59 - изображение 59

Термометр сопротивления, прибор для измерения температуры, принцип действия которого основан на изменении электрического сопротивления чистых металлов, сплавов и полупроводников с температурой (на увеличении сопротивления R с повышением температуры Т у металлов и обратная зависимость R от Т у полупроводников). Чувствительный элемент термометра представляет собой резистор, который сделан из пленки или металлической проволоки, и обладающий зависимостью электрического сопротивления от температуры. Проволока намотана на жесткий каркас, сделанный из кварца, слюды или фарфора, и заключена в защитную металлическую (стеклянную, кварцевую) оболочку. Наиболее популярны термосопротивления из платины. Темометры сопротивления (термосопротивления) обычно используют для замера температур в диапазоне от минус 263 С до плюс 1000 С. У медных термометров сопротивления диапазон значительно меньше – всего лишь от минус 50 до плюс 180 С. Основное требование к конструкции термометра – она должна быть достаточно чувствительной и стабильной, т.е. достаточной для необходимой точности замеров в указанном диапазоне температур при соответствующих условиях использования. Условия использования могут быть как благоприятными, так и неблагоприятными – агрессивные среды, вибрации и т.д. Обычно термометры сопротивления работают в совокупности с потенциометрами, логометрами, мостами измерительными.

  1. Работа термометров сопротивления в паре с логометрами.

Логометр — измерительный прибор, вращающий момент которого зависит от отношения двух токов, протекающих по двум подвижным катушкам.

Логометры бывают различных типов. Очень широко распространен Л-64. Он позволяет измерять температуру в производственных и технологических процессах. Измерения проводятся по трехпроводной схеме, обеспечивающей высокую точность измерений. Сама конструкция и внутреннее устройство логометра Л-64 простое и весьма надежное. Данное качество прибора обеспечивает его работоспособность в течение десятков лет. На территории бывшего Советского Союза логометры до сих пор применяются на производстве. Источником питания служит сетевой внешний блок питания СВ-4. Он обеспечивает на выходе постоянное напряжение 4 вольта. Это напряжение используется для питания измерительного моста прибора.

  1. Уравновешенные мосты ручного и автоматического действия.

Уравновешенный мост

Уравновешенный мост, принципиальная схема которого приведена на (рис. 8а), используется для определения величины сопротивления при градуировке ТС и при измерениях температуры в лабораторных условиях.

Нулевой метод измерения характеризуется высокой точностью, так как исключается влияние окружающей температуры, магнитных полей и изменения напряжения батареи питания Б. Однако значительная погрешность может возникать при изменении сопротивления соединительных проводов Rл, что вызывается значительными сезонными и суточными колебаниями температуры в местах прохождения кабеля, соединяющего ТС и измерительный мост.

Неуравновешенный мост

Неуравновешенный мост исключает необходимость выполнения ручных операций по изменению величины R3. В нем вместо нуль-прибора G в диагональ моста AC устанавливается миллиамперметр. При постоянном напряжении питания и постоянных сопротивлениях R1, R2, R3 через этот прибор протекает ток, величина которого зависит (нелинейно) от изменения RТ. Использование данных мостов для измерения температуры ограниченно. В основном они применяются для преобразования сопротивления термометра в напряжение.

Автоматические уравновешенные мосты

Автоматические уравновешенные мосты широко используются для измерения и регистрации температуры в комплекте с ТС. Их характеризует высокая точность и возможность использования в системах автоматического регулирования. Они выпускаются различных модификаций: одно- и многоточечные, с дисковой или ленточной диаграммой, с сигнальными устройствами и др.

  1. Бесконтактное измерение температуры. Законы, лежащие в основе работы пирометров. Понятие условной температуры. Погрешности, возникающие при измерении.

Бесконтактное измерение температуры

Основные понятия и законы излучения

О температуре нагретого тела можно судить на основании измерения параметров его теплового излучения, представляющего собой электромагнитные волны различной длины. Чем выше температура тела, тем больше энергии оно излучает.

Термометры, действие которых основано на измерении теплового излучения, называют пирометрами. Они позволяют контролировать температуру от 100 до 6000 0С и выше. Одним из главных достоинств данных устройств является отсутствие влияния измерителя на температурное поле нагретого тела, так как в процессе измерения они не вступают в непосредственный контакт друг с другом. Поэтому данные методы получили название бесконтактных.

На основании законов излучения разработаны пирометры следующих типов:

пирометр суммарного излучения (ПСИ) – измеряется полная энергия излучения;

пирометр частичного излучения (ПЧИ) – измеряется энергия в ограниченном фильтром (или приемником) участки спектра;

пирометры спектрального отношения (ПСО) – измеряется отношение энергии фиксированных участков спектра.

В зависимости от типа пирометра различаются радиационная, яркостная, цветовая температуры.

Радиационной температурой реального тела Тр называют температуру, при которой полная мощность АЧТ равна полной энергии излучения данного тела при действительной температуре Тд.

Яркостной температурой реального тела Тя называют температуру, при которой плотность потока спектрального излучения АЧТ равна плотности потока спектрального излучения реального тела для той же длины волны (или узкого интервала спектра) при действительной температуре Тд.

Цветовой температурой реального тела Тц называют температуру, при которой отношения плотностей потоков излучения АЧТ для двух длин волн и равно отношению плотностей потоков излучений реального тела для тех же длин волн при действительной температуре Тд

  1. Пирометры частичного излучения, устройство, принцип действия, преимущества, недостатки.

Пирометры частичного излучения

К данному типу пирометров, измеряющих яркостную температуру объекта, относятся монохроматические оптические пирометры и фотоэлектрические пирометры, измеряющие энергию потока в узком диапазоне длин волн.

Оптические пирометры

Принцип действия оптических пирометров основан на использовании зависимости плотности потока монохроматического излучения от температуры. На (рис. 11) представлена схема оптического пирометра с "исчезающей" нитью, принцип действия которого основан на сравнении яркости объекта измерения и градуированного источника излучения в определенной длине волны.

Изображения излучателя 1 линзой 2 и диафрагмой 4 объектива пирометра фокусируется в плоскости нити накаливания лампы 5. Оператор через диафрагму 6 линзу 8 окуляра и красный светофильтр 7 на фоне раскаленного тела видит нить лампы. Перемещая движок реостата 11, оператор изменяет силу тока, проходящего через лампу, и добивается уравнивания яркости нити и яркости излучателя. Если яркость нити меньше яркости тела, то она на его фоне выглядит черной полоской, при большей температуре нити она будет выглядеть, как светлая дуга на более темном фоне. При равенстве яркости излучателя и нити последняя "исчезает" из поя зрения оператора. Этот момент свидетельствует о равенстве яркостных температур объекта измерения и нити лампы. Питание лампы осуществляется с помощью батареи 10. Прибор 9, фиксирующий силу тока, протекающего в измерительной цепи, заранее проградуирован в значениях зависимости между силой тока и яркостной температурой АЧТ, что позволяет производить считывание результата в 0С.

Данный тип пирометров позволяет измерять температуру от 700 до

8000 0С. Для оптических пирометров промышленного применения в интервале температур 1200?2000 0С основная допустимая погрешность измерения составляет ?20 0С. На точность измерения влияют неопределенность и изменяемость спектральной степени черноты, возможное изменение интенсивности излучения за счет ослабления в промежуточной среде, а так же за счет отражения посторонних лучей.

Фотоэлектрические пирометры

Фотоэлектрические пирометры частичного излучение обеспечивают непрерывное автоматическое измерения и регистрацию температуры. Их принцип действия основан на использовании зависимости интенсивности излучения от температуры в узком интервале длин волн спектра. В качестве приемников в данных устройствах используются фотодиоды, фотосопротивления, фотоэлементы и фотоумножители.

Фотоэлектрические пирометры частичного излучения делятся на две группы:

пирометры, в которых мерой температуры объекта является непосредственно величина фототока приемника излучения;

пирометры, которые содержат стабильный источник излучения, при чем фотоприемник служит лишь индикатором равенства яркостей данного источника и объекта.

В фотоэлектрических пирометрах с пределами измерения от 500 до

1100 0С применяют кислородно-цезиевый фотоэлемент, а в приборах со шкалой 800?4000 0С вакуумный сурьмяно-цезиевый. Сочетание последнего с красным светофильтром обеспечивает получение эффективной длины волны пирометра 0.65?0.01 мкм, что приводит к совпадению показаний фотоэлектрического пирометра с показаниями визуального оптического пирометра.

  1. Пирометры полного излучения, принцип действия, устройство, достоинства и недостатки.

Пирометры суммарного излучения

Пирометры суммарного излучения измеряют радиационную температуру тела, поэтому их часто называют радиационными. Принцип действия данных измерителей температуры основан на использовании закона

Стефана-Больцмана. Однако в случае применения оптических систем в ПСИ определение температуры ведется по плотности интегрального излучения не во всем интервале длин волн, а значительно меньшем: для стекла рабочий спектральный диапазон составляет 0.4?2.5, а для плавленого кварца 0.4?4 мкм.

Датчик пирометра выполняется в виде телескопа, линза объектива которого фокусируется на термочувствительном приемнике излучения нагретого тела. В качестве термочувствительного элемента используются термопары, термобатареи, болометры (металлические и полупроводниковые), биметаллические спирали и т. п. Наиболее широко применяются термобатареи (рис. 14 а), в которых используется 6-10 миниатюрных термопар (например, хромель-копелевые), соединенных последовательно. Поток излучения попадает на расклепанные в виде тонких зачерненных лепестков рабочие концы 4 термопар 2. Свободные концы термопар привариваются к тонким пластинкам 1, закрепленным на

слюдяном кольце 3. Металлические выводы 5 служат для присоединения к измерительному прибору, в качестве которого обычно используются потенциометры или милливольтметры.

Рабочие концы термопар поглощают падающую энергию и нагреваются. Свободные концы находятся вне зоны потока излучения и имеют температуру корпуса телескопа. В результате возникновения перепада температур термобатарея развивает термо-ЭДС, пропорциональную температуре рабочих спаев, а следовательно, и температуре объекта измерения. Градуировка пирометров производится при температуре корпуса 20?2 0С, поэтому повышение данной температуры приводит к уменьшению перепада температур в термопарах приемника излучения и к появлению значительных дополнительных погрешностей. Так, при температуре корпуса 40 0С дополнительная погрешность (при прочих равных условиях) составит ?4 0С. Для снижения этой погрешности пирометры снабжаются компенсирующими устройствами: электрическим шунтом или биметаллической пружиной.

На (рис. 14б) показано устройство телескопа ПСИ. Он включает: корпус 1 с диафрагмой 7; объектив, имеющий стеклянную или кварцевую линзу 2, устанавливаемую во втулке 13, ввинчиваемой в корпус; блок термобатареи, состоящей из самой термобатареи 3, корпуса 5, отростка, на который навинчивается подвижная диафрагма 6, и контактных винтов 10; компенсационное медное сопротивление 4, шунтирующее термобатарею и обеспечивающее уменьшение влияния измерений температуры телескопа на показания пирометра; окуляр, включающий линзу 8 и защитное стекло 9. Фланец 11 служит для крепления корпуса к защитной арматуре, обеспечивающей работу пирометра в тяжелых условиях металлургического производства.

ПСИ имеют меньшую точность по сравнению с другими пирометрами. Методические погрешности измерения температуры при использовании ПСИ возникают вследствие значительной ошибки определения интегральной степени черноты , из-за неправильной наводки телескопа на излучатель, из-за влияния излучения кладки (измерение температуры металла в печах) и из-за поглощения энергии водяными парам и углекислым газом, содержащихся в слое воздуха, находящегося между излучателем и пирометром. Вследствие последней причины оптимальным считается расстояние 0.8-1.3 м.

Вид материала линзы определяет интервал измеряемых температур и градуировочную характеристику. Стекло из флюорита обеспечивает возможность измерения низких температур начиная с 100 0С, кварцевое стекло используется для температуры 400?1500 0С, а оптическое стекло для температур 950 0С и выше.

ПСИ измеряют температуру от 100 до 3500 0С. Основная допустимая погрешность технических промышленных пирометров возрастает с увеличением верхнего предела измерения и для температур 1000, 2000 и

3000 0С составляет соответственно ?12; ?20 и ?35 0С.

Лазерный пирометр и принцип его работы

Принцип работы пирометра - фото 60 - изображение 60

Принцип работы пирометра - изображение 61 - изображение 61

Существуют такие области современной промышленности, которые нуждаются в измерении температуры без контакта с объектом. Вот, к примеру, такое измерение необходимо в сталелитейной отрасли или же при проведении капитального ремонта газопроводов. Для того чтобы можно было провести бесконтактное измерение высоких температур или же во многих других опасных отраслях необходимо использовать устройство под названием лазерный пирометр. Большой выбор моделей такого пирометра предоставляет возможность выбрать самый подходящий для себя вариант устройства.

Лазерный пирометр в отличие от множества других существующих устройств для измерения температуры, имеет в самом устройстве специальный лазерный прицел, с помощью которого можно настроить луч на необходимый предмет и изменять температуру. Но, как и в других существующих случаях, устройство пирометра представляет собой определенный пирометрический образователь, который может качественно работать вместе с другими устройствами, отражающими информацию, к примеру, с аналоговым и лазерным исполнением.

Принцип работы пирометра - фото 62 - изображение 62

Но все же абсолютно все пирометры имеют одно общее предназначение – это измерение температуры объекта бесконтактным способом, и при этом нет необходимости очень близко подходить к объекту для точного измерения температурных данных. При этом необходимо обратить внимание на то, что поверхность таких объектов не должна быть отражающей, и в особенности важно, чтобы предмет не был совершенно прозрачным. Использовать лазерные пирометры рекомендуется исключительно так, где нет возможности подойти близко к предмету, к примеру, к нему нельзя добраться в целях безопасности человека, а также невозможно напрямую измерять температуру с помощью установленных датчиков по каким-то другим причинам.

В самую первую очередь к сферам применения данного оборудования необходимо отнести промышленность, строительство, проведение разнообразных научных исследований, транспорт и многое другое. Но в последнее время очень часто пирометры стали использоваться и в быту. Вот, к примеру, с их помощью можно измерять температуру готового блюда, температуру тела человека или же посуды. То есть, как видно, сфер использования лазерного пирометра есть очень много, и обосновывается такая популярность прекрасными техническими характеристиками, возможностям и просто удобством в использовании.

Похожие посты:

  1. Каков принцип работы сигнализации ?
  2. Лазерный нивелир: как выбрать функциональное приспособление
  3. Струйный или лазерный принтер? Что купить?

Пирометры излучения

Принцип работы пирометра - фото 63 - изображение 63

Действие пирометров излучения основано на измерении излучаемой телом энергии, зависящей от его температуры и физико-химических свойств. Чем выше температура нагретого тела, тем больше интенсивность излучения. При нагреве до 500 °С тело излучает невидимые инфракрасные (тепловые) лучи с большой длиной волны. Дальнейшее повышение температуры вызывает появление излучения видимых световых лучей- Вначале раскаленное тело имеет темно-красный цвет, который по мере увеличения температуры переходит в красный, оранжевый, желтый и, наконец, в белый. Наряду с повышением температуры нагретого тела и изменением его цвета быстро возрастает интенсивность (яркость) монохроматического (одноцветного) излучения, а также заметно увеличивается суммарное излучение (радиация). Такие свойства нагретых тел, как яркость и радиация, используются для измерения температуры пирометрами излучения, которые по принципу действия подразделяются на яркостные (оптические), фотоэлектрические и радиационные.

Яркостные пирометры действуют по методу сравнения яркости двух тел: тела, температура которого измеряется, и эталонного тела (нити лампы накаливания с регулируемой яркостью). Принципиальная схема яркостного пирометра с исчезающей нитью приведена на рис. Объектив  служит для фокусирования изображения раскаленного тела с плоскостью нити лампы. Перед лампой включен фильтр 2, уменьшающий видимую интенсивность излучения раскаленного тела. Внутри телескопической трубы в фокусе объективной линзы находится пирометрическая лампа 3, питающаяся током от батареи Б.

Принцип работы пирометра - фотография 64 - изображение 64

Схема яркостного пирометра с исчезающей нитью

Рис. Схема яркостного пирометра с исчезающей нитью.

Принцип работы пирометра - фотография 65 - изображение 65

Нить пирометрической лампы на фоне раскаленного тела

Рис. Нить пирометрической лампы на фоне раскаленного тела.

Для определения силы питающего тока в цепь включен миллиамперметр мА, шкала которого градуируется в градусах МПТШ-68. Через окуляр 4 корректируется изображение нити по глазу наблюдателя. В момент отсчета включается красный светофильтр 5 и реостатом R с помощью поворотного кольца 6 регулируется сила тока до тех пор, пока средняя часть нити не исчезнет на фоне раскаленного тела (рис.), т. е. не наступит равенство яркостных температур нити и тела. Промышленностью выпускаются яркостные пирометры с исчезающей нитью для измерения температур от 880 до нескольких тысяч градусов. Фотоэлектрические пирометры отличаются от оптических тем, что оценка яркости производится не глазом наблюдателя, а с помощью фотоприемников - фотоэлементов и фотоумножителей. Действие фотоэлектрического пирометра основано на свойствах фотоэлемента изменять возникающий в нем фототок пропорционально световому потоку. На рис. показана схема фотоэлектрического яркостного пирометра. Тело 1 (лампа накаливания 1') излучает световой поток, который концентрируется линзой 2 (2'), а затем через светофильтр 3, служащий для изменения пределов измерения, и красный светофильтр попадает на фотоприемник 6. Очередность освещения создается модулятором 5, вибрирующим с частотой 50 Гц. При разных яркостных температурах излучающего тела и лампы накаливания в цепи фотоэлемента возникает переменная составляющая фототека, совпадающая по фазе с фототоком от тела либо от лампы. Переменная составляющая усиливается электронным усилителем, выходной сигнал которого управляет цепью питания лампы до тех пор, пока освещенности измеряемого тела и лампы не уравняются. Сила тока, питающего лампу, измеряется автоматическим электронным потенциометром П, имеющим самопишущее устройство. Предел измерения температуры 800-4000 °С.

Радиационные пирометры действуют по принципу измерения мощности излучения нагретого тела. Испускаемые нагретым телом лучи воспринимаются теплоприемником, состоящим из нескольких последовательно соединенных термопреобразователей (термобатарея), термометра сопротивления и измерительных приборов (милливольтметров, автоматических потенциометров и уравновешенных мостов). Корпус с оптической системой, теплоприемником и другими устройствами называют телескопом радиационного пирометра.

Оптические системы бывают двух разновидностей: рефракторная - преломляющая (с линзой) и рефлекторная - отражающая (с собирательным зеркалом).

Принцип работы пирометра - фото 66 - изображение 66

Схема фотоэлектрического яркостного пирометра

Рис. Схема фотоэлектрического яркостного пирометра.

Принцип работы пирометра - фото 67 - изображение 67

Схема радиационного пирометра с термобатареей

Рис. Схема радиационного пирометра с термобатареей.

Пирометр с рефлекторной оптической системой (рис.) состоит из объективной линзы 1, собирающей лучи, окуляра 2 для наводки телескопа на нагретое тело, ограничивающей диафрагмы 3, установленной на пути лучей от источника излучения, термоэлектрической батареи 4, расположенной в фокусе объективной линзы, цветного стекла 5 для защиты глаза при установке прибора. Улавливаемые пирометром тепловые лучи концентрируются при помощи линзы 1 на термобатарее 4, состоящей из ряда термопреобразователей. По термо-ЭДС, развиваемой этими термопреобразователями, определяется величина измеряемой температуры. Расстояние между излучающим телом и телескопом принимают 0,8-1,3 м. Предел измерения температуры 20-3000 "С.

Радиационные пирометры могут быть установлены стационарно с применением дистанционной передачи, автоматической записи и регулирования температуры.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 195)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты