Что такое пирометр каков принцип работы пирометра с исчезающей нитью

Принцип работы пирометра

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.

Сфера использования

• 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.

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.

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 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».

Видео по теме

Для чего нужен пирометр и как измерять температуру бесконтактным методом

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.

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.

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).

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).

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

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.

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

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.

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:

• 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.

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.

Оптические пирометры. Устройство. Принцип действия.

Одной из разновидностей пирометров – термометров, предназначенных для бесконтактных замеров температуры поверхности исследуемого тела без применения дополнительного оборудования, — является оптический пирометр (или пирометр визуальный с исчезающей нитью).

Инструменты этого класса измерительных приборов работают на визуальном сравнении интенсивности монохроматического излучения, которым обладает практически любой объект и интенсивности принятой за эталон пирометрической лампы накаливания. Оптические пирометры повсеместно используются для температурных замеров в видимой области спектра и находят свое применение:

• в тяжелой и металлургической промышленности;
• в диагностических службах электрооборудования и сервисных автомобильных центрах;
• при транспортировке и хранении пищевых продуктов и медикаментов;
• в научных и лабораторных исследованиях для практической термометрии;
• в общестроительных и специализированных инженерных процессах.

Одно из основных достоинств использования оптических пирометров: отсутствие воздействия измеряющего инструмента на температурное поле предмета излучения, поскольку в ходе производимого диагностирования не предусмотрен их прямой контакт друг с другом.

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.

Читайте также: Как сделать переднюю бабку для токарного станка самостоятельно?

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.

Рейтинг лазерных бесконтактных пирометров 2022 г

Чтобы понять, какой пирометр лучше купить для дома, стоит ознакомиться с обзором популярных моделей. Самыми востребованными у покупателей являются бесконтактные приборы с лазерным прицелом.

ADA TemPro 700 A00224

Относительно недорогой прибор из профессиональной категории подходит для выявления утечек тепла в доме. Поставляется в прочном корпусе с длинной рукоятью, устойчив к температурным перепадам и отличается высокой достоверностью результатов. Оснащен лазерным прицелом, позволяющим снимать точечные показания.

Пирометр ADA TemPro 700 можно купить за 3500 рублей

Testo 830-T1

Прибор подходит для измерения низких и высоких температур, причем работает не только с твердыми объектами, но и с жидкостями. Благодаря встроенному лазеру может снимать показания как с обширных зон, так и с небольших участков. Способен проводить замеры в диапазоне от — 30 до + 400 °С.

Цена Testo 830-T1 начинается от 4000 рублей

Bosch PTD 1

Универсальный прибор определяет температуру воздуха и поверхности, а также уровень влажности в помещении. Применяется в технических целях, помогает выявить утечки тепла. Проводит замеры от — 20 до 200 °С по поверхности, а в качестве комнатного термометра отображает показания от — 10 до 40 °С.

Надежный Bosch PTD 1 стоит в среднем 8000 рублей

Стационарная модификация

Эти модели существенно отличаются компоновкой и представляют собой оптический модуль цилиндрической формы, внутри которого заключен измерительный датчик. Данный компонент соединен специальным прочным кабелем с электронным модулем управления, который оснащается монохромным жидкокристаллическим дисплеем и кнопочным меню управления.

Блок размещают в закрытом щитке, подключают питание и сигнальные линии. В дальнейшем величина выходного тока (или напряжения) передается по проводам на компьютер посредством специальных средств логики (контроллеров) и специализированного программного обеспечения. Такая схема удобнее, поскольку экран электронного модуля невелик. На нем трудно различить отображаемые показания.

Стационарные пирометры пригодны к применению в различных сферах промышленности. Они производятся с широким диапазоном измеряемых пределов. Благодаря такому качеству, прибор позволяет контролировать любой технологический процесс, связанный с температурой.

Читайте также: 2.4.2. Манометры на основе мембран, мембранных коробок, сильфонов

Топ-3 лучших пирометра с АлиЭкспресс

Дешевые, но функциональные пирометры можно приобрести в Интернете через АлиЭкспресс. Хотя надежность таких устройств считается более низкой, чем у приборов из фирменных магазинов, обычно они хорошо справляются с бытовыми задачами.

Habotest HT650A

Удобный домашний пирометр с круговым прицелом подходит для определения не только температуры, но и влажности. Максимальный порог для прибора составляет 380 °С, работает инфракрасное устройство по бесконтактному принципу.

Стоимость Habotest составляет от 1400 рублей на АлиЭкспресс

Norm 400/600

Инфракрасный прибор способен замерять температуру до 400 °С, подходит для любых целей — от медицинских до бытовых. Несмотря на невысокую стоимость, обладает малой погрешностью около 1,5%.

Стоимость пирометра Norm 400/600 — около 4000 рублей

DT-8809C

Среднебюджетный аппарат с АлиЭкспресс осуществляет измерения температуры у человека до 43 °С и у неодушевленных объектов — до 100 °С. Обладает высокой точностью, прост в использовании, замеры можно проводить с расстояния 5-10 см.

Купить DT-8809C можно от 4000 рублей

Что измеряют пирометром?

Предметом определения является среднее температурное значение для поверхностей предметов, тел в рамках пятен измерений. Они имеют эллипсовидную либо округлую форму. Чем больше длина пути от объекта измерения к пирометру, тем масштабнее размеры пятна. Устройство нацеливают на нужный предмет, материал при помощи встроенного в него лазерного указателя. Его направляют непосредственно в центр измеряемой окружности.

Современные пирометры дистанционно фиксируют температуру, допускают минимальные погрешности, а также имеют эргономичный дизайн и автономное питание. Таким оборудованием пользуются, когда необходимо:

• проконтролировать температурный режим объектов в условиях высокого риска попадания под удар электрического тока;
• иметь дело с поверхностью предметов, где могут наблюдаться резкие изменения температуры;
• измерять силу нагрева объектов с неординарными температурными режимами (высокие уровни на одном и нормальные значения – на другом элементе).

Поскольку устройство имеет особый принцип работы, основанный на «считке» излучения тепловых волн инфракрасного диапазона, оно способно фиксировать температурные показатели объектов, которые находятся на расстоянии до 15 метров. Благодаря этому аппарат имеет такие плюсы, как:

• безопасность;
• удобство применения;
• высокая точность фиксации показателей тел, предметов, конструкций, материалов.

Конструктивные особенности и основы использования

Ключевыми элементами любого бесконтактного термометра являются:

• телескоп-преобразователь, в фокусной плоскости которого создается изображение обследуемого предмета; на этом же фокальном уровне находится ламповая нить из вольфрама. Две диафрагмы обеспечивают постоянство и предельность входных и выходных угловых показателей телескопической системы, а стеклянный красный световой фильтр монохроматизирует визуальный лучевой пучок, наблюдаемый оператором.
• измерительное устройство: в стационарных инструментах общепромышленного назначения в этом качестве служит показывающий милливольтметр или миллиамперметр с проградуированной отсчетной шкалой. В образцовых пирометрических моделях повышенной точности измеряющим приспособлением выступает потенциометр, гарантирующий минимальную погрешность замеров.

• источник питания (аккумуляторный элемент или батарейка).

Надёжность работы бесконтактных термометров оптического типа обуславливается стабильностью параметров эталонной лампы и точности показаний измеряющего устройства.

Накал нити зависит от силы протекающего по ней электротока, регулируемого реостатом. Наблюдатель через окуляр телескопа видит нить и совмещенное с ней изображение объекта излучения. Ток регулируется реостатом до тех пор, пока визуальная яркость эталонной нити не станет такой же, как яркость изображения тела: в этот момент нить, наложенная на изображение, исчезает.

Читайте также: Кусачки для проволоки – как грамотно перерезать провода?

Нижний предел измерений зависит от глаза человека и ограничен показателем яркости, слишком слабой для наблюдения, верхний является границей приемлемого для глаза значения яркости (примерно 1200-1300°С).

Как пользоваться?

Ручным устройством работать просто. Правила проведения замеров несложны и заключаются в следующем:

1. Необходимо включить пирометр;

2. С помощью лазерного указателя направить его на объект измерения;

3. Нажать кнопку активации (курок).

После совершения этих действий, на экране отобразится значение температуры. Важное условие для успешного и точного измерения – это соблюдение размеров пятна визирования на поверхности. Если не придерживаться рекомендации, то это привет к недопустимой погрешности.

Ввиду своих особенностей эксплуатации и установки, стационарные модели пирометров достаточно настроить один раз.

Какой пирометр лучше — лазерный или инфракрасный

Пирометры бывают оптическими и инфракрасными. Именно последние обычно и применяют в быту, они компактны, обладают хорошей точностью и выводят результаты на дисплей в цифровом виде.

Что касается лазерных устройств, то они являются разновидностью инфракрасных. Речь идет о приборах, оснащенных системой прицеливания. В применении они более удобны, чем приборы, у которых лазерного прицела не предусмотрено. Простейшие модели пирометров измеряют температуру «по области» и не сосредотачиваются на конкретной точке объекта. Приборы с лазером оценивают инфракрасное излучение на выбранном небольшом участке и поэтому демонстрируют повышенную точность.

Пирометры с лазерным прицелом объективно лучше, они гарантируют высокую точность замеров

Виды пирометров

Все пирометры можно разделить по следующим категориям или признакам: по принципу измерения, по температурному диапазону и по способу эксплуатации.

По принципу измерения пирометры бывают:

• яркостные пирометры, позволяющие определять температуру объекта путем сравнения цвета с эталоном.
• Радиационные пирометры, измеряющие температуру объекта посредством пересчета мощности теплового излучения.
• Цветовые пирометры позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах.

По температурному диапазону:

• Низкотемпературные. Пирометры этого типа способны определять отрицательные температуры, при этом диапазон положительных температур может быть достаточно большим.
• Высокотемпературные. Пирометры работают в диапазоне высоких температур и не способны производить замеры объектов с отрицательной температурой.

По способу эксплуатации:

• Переносные пирометры предназначены для эксплуатации в полевых условиях. Они имеют малый вес, дисплей отображения показателей, автономное питание. Предназначены для очень широкого круга задач по измерению температуры. Могут иметь внутреннюю память и подключаться к компьютеру для передачи данных.
• Стационарные пирометры предназначены для выполнения чаше всего постоянного замера в конкретной точке. Обладают повышенной точностью и как правило не имеют своего дисплея, а передают данные на компьютер или пульт управления Способны работать при неблагоприятных условиях окружающей среды. Чаще всего применяются при необходимости замеров на промышленных предприятиях. Имеют большие размеры и вес.

Два основных метода пирометрии

Практическая пирометрия возникла на рубеже 19 и 20-го веков. Примерно тогда же и сформировались два основных метода пирометрии: радиационная (яркостная) пирометрия и цветовая пирометрия. Названия эти с течением времени менялись и корректировались, но суть методов осталась неизменной. Метод яркостной пирометрии (называемой также радиационной пирометрией, пирометрией по излучению) использует зависимость энергетической яркости излучения объекта в ограниченном диапазоне длин волн от его температуры. Другими словами, яркость излучения объекта зависит от его температуры. Следовательно, измерив яркость излучения объекта, мы можем измерить (с той или иной точностью) значение температуры объекта. Таким образом, ключевым элементом радиационного пирометра является приемник излучения, преобразующий приходящую на него энергию излучения в иную физическую величину, чаще всего в ток или в напряжение. Его дополняют оптическая система, собирающая в определенном телесном угле излучение от объекта, и электронная схема с системами питания и индикации, усиливающая, преобразовывающая и отображающая результат измерения. Метод цветовой оптической пирометрии первоначально основывался на зависимости спектрального распределения потока излучения нагретого объекта от температуры в диапазоне видимых длин волн. Другими словами, от температуры нагретого объекта зависел цвет его излучения. Объекты, нагретые до 700–800°С, светят темно-оранжевым светом, при 1000–1200°С цвет свечения становится ярко-оранжевым, постепенно переходя в желтый, при 2000°С цвет воспринимается нашим глазом как ярко-желтый, а после 2500°С свечение приближается к белому цвету. Долгое время основными элементами цветового сравнения были глаз оператора и нагретая нить накала (или спираль), расположенная в окуляре пирометра в поле зрения оператора. Нить в окуляре совмещалась с изображением измеряемого объекта. Регулируя проходящий через накальную нить электрический ток, оператор подбирал такое его значение, чтобы цвет нити совпадал с цветом измеряемого объекта. При определенном значении тока изображение нити «исчезало» на фоне нагретого объекта, что являлось критерием равенства температуры объекта и нагретой нити. Кстати, отсюда пошло и распространенное в литературе название подобных пирометров – пирометры с исчезающей нитью. В силу особенностей человеческого зрения описанный метод при опоре на восприятие цвета человеческим глазом имеет серьезные ограничения в точности и повторяемости результатов измерений. Поэтому с развитием компонентной базы весьма субъективные визуальные измерения были вытеснены измерениями с помощью нескольких приемников излучения, работающих в различных спектральных диапазонах. Таких приемников может быть и три, и семь, но на практике чаще всего ограничиваются двумя. Таким образом, в настоящее время этот метод основан на зависимости от температуры отношения энергетических яркостей объекта в двух различных областях спектра излучения. Соответственно, этот метод получил название метода пирометрии спектрального отношения. (Источник: ФОТОНИКА 4/2009)

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

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.

Спектральный диапазон пирометра. Эффективная длина волны

На практике, большинство приемников излучения имеет существенно широкий диапазон волн и даже использование фильтров не достаточно ограничивает диапазон волн, чтобы можно было считать его строго монохроматическим. Однако кривая энергии в зависимости от длины волны очень крутая при короткой длине волны, и показания пирометров четко согласуются в значительном температурном диапазоне с расчетами Планка, соответствующими длине волны близкой к “отсечной” верхней длине волны системы приемник-фильтр. Понятие эффективной длины волны является весьма удобным для оценки скорости изменения энергии (и следовательно показаний пирометра) с изменением температуры, а также погрешности, возникающей от ошибки в определении коэффициента излучения поверхности. В МЭК 62942 дано следующее определение спектрального диапазона и эффективной длины волны пирометра: 4.1.1.9 Спектральный диапазон Спектральный диапазон приводится в мкм или нм. Спектральный диапазон определяется как нижний и верхний предел длины волны при достижении спектральной чувствительности 50 % от пика чувствительности. Может также приводится основная (эффективная) длина волны и полная ширина полосы пропускания, в которой чувствительность достигает 50 % от пика чувствительности (полная ширина на половине максимума (FWHM)). Общепринято для монохроматичеких пирометров приводить эффективную длину волны в спектральном диапазоне и полную ширину на половине максимума (FWHM), а для широкополосных пирометров приводить верхний и нижний предел. Приведем таблицу из МЭК 62942 (приложение 1), демонстрирующую изменение показаний пирометра, соответствующее изменению принимаемого излучения на 1 %, при опорной температуре пирометра 23 °С

Изменение в индицируемой температуре соответствующее изменению принятого пирометром потока излучения рассчитывалось как:

В следующей таблице приведена погрешность, обусловленная 10% изменением излучательной способности при 500°С.

Из приведенных данных следует, что всегда следует выбирать пирометр с самой короткой длиной волны, которая позволяет провести необходимые измерения самой низкой температуры в диапазоне измерения. Кроме сложности учета коэффициента излучения объекта, яростные пирометры имеют ряд иных существенных недостатков, их результаты зависят от: расстояния до измеряемого объекта, формы объекта, запыленности и загазованности промежуточной среды, наличия защитных стекол и непрозрачных объектов в поле зрения пирометра, боковых засветок при работе с крупноразмерными объектами, переотражений измеряемым объектом излучения сильно нагретых объектов, расположенных рядом. Как видите, факторов, мешающих получению радиационными пирометрами точных результатов, набирается с десяток. Именно поэтому пользователи все чаще и чаще задумываются об использовании пирометров спектрального отношения, более дорогих, чем радиационные, но свободных от многих вышеперечисленных недостатков.

Принцип действия

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

Читайте также: Домкрат своими руками — виды, инструкции по изготовлению и видео описание как сделать подъемный механизм (95 фото)

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 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».

Введение

Радиационные термометры (или пирометры) представляют собой неконтактные температурные датчики, действие которых основано на зависимости температуры от количества теплового электромагнитного излучения, полученного от объекта измерения. Это целая группа приборов, которая включает как приборы, измеряющие температуру точки на объекте, области на объекте, или позволяющие получить картину одномерного и даже двумерного распределение температуры на заданной площади измерения. Радиационные термометры очень широко используются в различных отраслях промышленности: металлургии, производстве стекла и керамики, полупроводников, пластика, бумаги и т.д. Радиационные термометры используются также в медицине, криминалистике, системах спасения людей и охраны. Главная трудность состоит в измерении температуры тела, излучательная способность которого неизвестна. Объект измерения чаще всего далек от абсолютно черного тела, это может быть окисленная поверхность, полупрозрачное стекло, зеркальная поверхность и т.д. Кроме того, возникают трудности учета излучения, испущенного близлежащей областью и излучения отраженного от соседних объектов. К сожалению, не существует ни одного метода оптической пирометрии, который мог бы охватить весь набор встречающихся ситуаций. Однако разработаны различные подходы, каждый из которых способен преодолеть одну или две вышеупомянутые трудности. Приборы этого типа имеют множество наименований: оптические пирометры, радиационные пирометры, пирометры полного излучения, автоматические инфракрасные термометры, термометры непрерывного излучения, линейные сканеры, тепловизионные радиометры, поверхностные пирометры, пирометры отношения, двухцветовые пирометры и т.п. Эти наименования больше связаны с назначением приборов. Общий термин, который применим к данному классу приборов и имеет техническое функциональное значение – радиационные термометры. В последнее время возрос интерес к формированию международной универсальной терминологии в неконтактной термометрии и разработке номенклатуры международных требований к характеристикам радиационных термометров. Так, в 2006-2007 разрабатывался новый стандарт МЭК “Технические требования к радиационным термометрам”. (IEC TS 62492 Radiation thermometers — Part 1: Specifications for Radiation Thermometers). Новый стандарт введен в обращение в марте 2008 г. Об участии российских специалистов в разработке стандартов МЭК cм. раздел РГЭ. Подробный анализ терминологии в области пирометрии и тенденций в развитии терминов дается в опубликованной на сайте статье директора ООО «ТЕХНО-АС» С.С. Сергеева «Тенденции изменения терминологии в пирометрии». Приглашаем обсудить базовые термины в разделе форума «Термины и определения в области термометрии». Радиационные термометры представляют собой развивающиеся приборы, множество докладов на международных конференциях и множество публикаций в журналах посвящено совершенствованию неконтактных методов измерения температуры и повышению их точности. Надеемся, что на нашем сайте Вы сможете прочитать статьи о новинках в этой области в разделах «публикации» , «производители неконтактных датчиков температуры», «каталог приборов».

Какие бывают дополнительные функции?

В зависимости от сферы применения пирометра, определяют целесообразность покупки: простую модель или с набором дополнительных свойств. В любом случае стоит о них упомянуть:

• Подсветка дисплея (Bosch PTD 1 0603683020, ADA TemPro 1600 А00128). Этой функцией обладают практически все приборы и это обоснованно. Даже во время работы при плохой видимости данные хорошо различимы.
• Встроенная память (ADA TemPro 1600 А00128). В зависимости от модели техники можно сохранять до 10 измерений. Это очень удобно, потому что информацию не нужно записывать в блокнот.
• Подключение к компьютеру через USB-порт. Показания можно сохранить в компьютере, чтобы потом использовать в анализе работы или составлении отчета.
• Определение максимального/минимального значения, вычисление разницы между показаниями, усредненной температуры (ADA TemPro 1600 А00128). Эти функции пригодятся, если планируется производить сложную диагностику работы механизма.
• Удержание полученного показания на экране (Testo 830-T3). Работать с таким прибором удобно, потому что после того, как сделан замер, показания не исчезнут, а будут видны, пока человек не активирует другую программу.

Эти параметры нужно учитывать при выборе, потому что с ними даже очень сложные замеры Вы выполните просто, быстро и с удовольствием. Подробная информация о характеристиках и возможностях прибора указана в инструкции к товару, поэтому перед покупкой обязательно ознакомьтесь с ней. Зная все самые важные особенности разных моделей техники, Вам легко будет остановиться на самой подходящей.

Не сомневайтесь в том, что использование инструмента на практике не составит труда, и представьте, каких затрат можно избежать, имея такого помощника. С пирометром удастся своевременно обнаружить «слабое» место в двигателе автомобиля, в домашней котельной или на кровле. Таким образом, не потребуется покупать новый «движок» (достаточно дорогостоящий), котел не выйдет из строя, потому что вовремя будет поменян шланг, обои на стене комнаты не нужно будет переклеивать из-за влажности. Знакома хотя бы одна из этих причин? Тогда не медлите с оформлением заказа через интернет-магазин «»! После завершения процедуры оплаты покупка будет доставлена в кратчайшие сроки и Вы сразу же сможете приступить к запланированной диагностике температуры.

Излучательная способность (коэффициент излучения)

Коэффициент излучения (называемый иногда «степень черноты») характеризует способность поверхности тела излучать инфракрасную энергию. Этот коэффициент определяется как отношение энергии, излучаемой конкретной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. (см. также раздел СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ). Он может принимать значения от очень малых, ниже 0,1 до близких к 1. ИК термометры, как правило, дают возможность устанавливать для каждого объекта свой коэффициент излучения. Неправильный выбор коэффициента излучения – основной источник погрешности для всех пирометрических методов измерения температуры. Как выбрать степень черноты? Существуют справочные таблицы, показывающие степень черноты для различных материалов и различной обработки поверхности. Таблицы для некоторых распространенных материалов приведены в разделе сайта «Справочник». Необходимо отметить, что на коэффициент излучения сильно влияет окисленность поверхности металлов. Так, если для стали окисленной коэффициент составляет примерно 0,85, то для полированной стали он снижается до 0,075. Можно также использовать экспериментальные методики. Наиболее распространены в методиках поверки пирометров и тепловизионных термометров следующие методы определения коэффициента излучения. 1. Определите действительную температуру объекта с помощью контактного датчика — термопары, термометра сопротивления и т.д. Затем измерьте температуру с помощью пирометра и подберите такую степень черноты, чтобы показания пирометра совпали с показаниями контактного датчика. 2. При сравнительно низких температурах объекта (до 250°С) можно наклеить на участок поверхности объекта ленту черного цвета (например, электроизоляционную). Затем измерьте температуру ленты с помощью пирометра при установленной степени черноты 0,95. После этого измерьте с помощью пирометра незакрытую лентой часть объекта и подберите такую степень черноты, чтобы показания пирометра совпали с результатом измерения ленты. 3. Если часть объекта может быть окрашена, окрасьте ее матовой черной краской, которая имеет степень черноты около 0,98. Затем измерьте температуру окрашенного участка с помощью пирометра при установленной степени черноты 0,98. После этого измерьте с помощью пирометра неокрашенную часть объекта и подберите такую степень черноты, чтобы показания пирометра совпали с результатом измерения на окрашенном участке. (источник: методика поверки ИК-пирометров «Термоскоп-100» ООО «Инфратест»). . Следует отметить, что коэффициент излучения зависит от длины волны. Он тем выше, чем короче длина волны. Кроме того, ошибка, вызванная неточным определением коэффициента излучения, будет пропорциональна эффективной длине волны. В случаях, когда, например, надо измерять температуру поверхности частично окисленного металла преимущество коротковолновых пирометров очевидно, т.к. окисленный слой будет иметь высокую и стабильную излучательную способность скорее при короткой длине волны, чем при длинной. Кроме того, коротковолновые яркостные пирометры обычно менее подвержены влиянию атмосферного поглощения, чем пирометры широкого спектра. Если поглощение вызвано частицами или каплями на пути визирования, уменьшенное значение погрешности при коротких волнах будет иметь меньшую относительную зависимость измерений температуры от энергии. Поэтому там, где требуется высокая точность измерения температуры поверхности рекомендуется использовать коротковолновый яркостный пирометр. Название “коротковолновый” – относительное, например при Т=1000°С 1мкм – короткая длина волны; в то время как при Т=10°С 10 мкм также считается короткой длиной. За критерий эффективной длины волны для отнесения пирометра к достаточно “коротковолновому” принимается максимальная длина волны, которая должна быть настолько короткой, чтобы обеспечить достаточную энергию для получения необходимого отношения сигнал-шум от детектора при минимальной измеряемой температуре. При выполнении теоретического анализа эффективной длины волны обычно исходят из предположения, что пирометры используют узкий диапазон волн и поэтому изменение показаний в зависимости от изменения температуры может быть определено по закону Планка. где I(ν)dν — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в диапазоне частот от ν до ν + dν. это выражение эквивалентно следующему: где u(l)dl — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в диапазоне длин волн от l до l + d l

echome.ru

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.

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.

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 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.

Как правильно выбрать пирометр?

Бесконтактные дистанционные измерители температуры (пирометры) производятся уже много лет. Развитие в последнее время элементной базы позволило резко улучшить потребительские характеристики практически всех измерительных приборов, в том числе и пирометров. На рынок были выпущены не дорогие бытовые пирометры серии DT. Они надёжны и просты в эксплуатации, а цена младших моделей менее 1000 рублей! Небольшой вес, автономное питание, быстрота и точность работы – вот основные отличительные черты серии DT.

Виды пирометров

Перед покупкой пирометра, стационарного или портативного, следует точно представлять, с чем придется работать. Именно от этого будет зависеть, какой принцип работы и, соответственно, вид пирометра подойдет наилучшим образом.

Если предполагается исследовать, например, состояние водопроводной трубы или теплоизоляцию на стенах здания, то есть радиус охватываемого пятна будет достаточно большой, следует обратить внимание на инфракрасные устройства. Они отличаются тем, что оснащены дисплеем с цветным схематичным изображением поверхности в инфракрасном излучении (обычно данные об измерениях выводятся на экран в виде цифр).

Различаются модели с одноцветным и двухцветным изображением. Стоит отметить, что первые не подойдут для использования на предприятиях или строительных площадках, потому что точность измерений может ухудшиться от пыли. Не нужно их также применять для измерения температуры материала, который во время работы меняет свое агрегатное состояние (например, при разливке металла). В подобных условиях лучше воспользоваться двух- или трехцветными пирометрами. Они замеряют соотношение нескольких волн в разных цветовых спектрах и дают точные результаты, несмотря на присутствие в воздухе пыли, дыма или наличие препятствий (например, непрозрачному стеклу).

При выборе инфракрасного пирометра стоит также обратить внимание на длину волны. Эта информация указывается в карточке товара. Если длина волны от 6 до 14 микрон, тогда устройство предназначается для работы с камнем, землей, деревом, резиной, кабелем и тд. (такие приборы представлены в нашем магазине: ADA TemPro 1600 А00128). Если данный показатель превышает 14 микрон, оборудование применяется для диагностики металлов и более прочных материалов.

Совет: отражающие поверхности излучают короткие ИК волны, а неотражающие — длинные. Кроме того, при нагреве материал излучает более короткие ИК волны, поэтому если есть вероятность, что объект исследования имеет зеркальный эффект и может нагреваться, нужно выбирать пирометр, способный улавливать короткие лучи.

Для работы с мелкими предметами или определенными зонами (двигатель автомобиля, части конвектора или углы между стенами), стоит выбрать инфракрасные пирометры с лазерным излучением. Они направляют луч в определенную точку, поэтому определяют температуру более локально. Приобретая такую технику, стоит помнить, что во время работы при дневном свете луч может быть плохо различим. В этом случае нужно воспользоваться пластиковыми очками, например, красного или темного цвета. Стоит отметить, что радиус наведения может быть разным в зависимости от формы прицела. Выделяют два вида прицела.

• Точечные могут быть с одним или двумя лазерами. Если лазер один, на поверхности при наведении появляется одна небольшая точка. Такие устройства применяются при работе с большими расстояниями (до 20-30 метров). Если прибор оснащен двумя лазерами, при наведении нужная точка окажется на пересечении этих двух лучей. Такие приборы рекомендуется применять при необходимости точного определения цели. Оборудование такого формата представлено в нашем интернет-магазине: Testo 830-T3 может определять температуру даже пятнышка в 2 мм.
• Техника с круглым прицелом предназначена для работы на небольшом расстоянии — до 7 метров. При наведении на предмет отражается мишень круглой формы. Таким образом удобно контролировать соответствие радиуса излучаемого пятна площади диагностируемого предмета. Если такой вариант исполнения Вас заинтересовал, предлагаем обратить внимание на модель пирометра Bosch PTD 1 0603683020.

Рассматривая представленный ассортимент, стоит также учитывать внешнее исполнение и вес устройства. Особенно это важно для тех, кто приобретает прибор для профессионального использования. Форма пирометра может быть различной — прямоугольной, круглой. Очень часто производители выбирают форму в виде пистолета, считая ее наиболее удобной. И с этим сложно поспорить, ведь при обхвате она повторяет форму руки. Очень часто рукоятка имеет резиновые накладки, чтобы избежать возможности выскальзывания во время работы, например, в дождь.

Если же Вы находитесь в поисках максимально компактного прибора, предлагаем присмотреться к модели техники X-Line pIRo-pocket Х00104. Пирометр можно положить в карман куртки или повесить на пояс в специальном чехле. Таким образом, устройство всегда находится под рукой и не мешает.

Будет интересно➡ Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры

Радиометры

Главная особенность таких приборов – радиационный способ измерения. Пирометр действует на ограниченном диапазоне инфракрасных лучей. Для удобства работы и точности снимаемых показателей оснащен лазерной указкой.

Имеет надежный корпус, в который встроены объектив, диафрагма, лампа, светофильтр, окуляр, милливольтметр, накал. Снятие показаний происходит за счет улавливания чувствительной частью прибора теплового излучения, исходящего от объекта. Под чувствительным элементом имеют в виду крестообразную пластину из платины, оснащенную двумя парами термопар. То есть когда элемент нагревается или охлаждается, соответствующее повышение или понижение температуры происходит на термопарах.

Благодаря светофильтру человеческое зрение полностью защищено от яркого света. Также пирометры делят на два вида в зависимости от метода прицеливания на объект: 1) оснащенные лазерным прицелом или 2) оптическим.

В зависимости от коэффициента излучения пирометры могут быть с постоянным или с переменным значением.

Исходя из функциональных возможностей, приборы бывают низко- и высокотемпературными. Первая группа справляется с замерами температуры до -30 градусов, вторая — свыше +400 градусов Цельсия.

Оптические

Чувствительны к конкретной полосе частот, то есть действуют в диапазоне спектра видимого света.

Внешне оптический пирометр – это устройство, состоящее из объектива, светофильтра, лампы, милливольтметра, реостата, монохроматического светофильтра, кольцевой ручки реостата и ручки прибора. Устройство эффективно в конкретном интервале волн.

Работает следующим образом. Луч от измеряемого объекта следует в прибор. Наблюдатель через окуляр проводит сравнение яркости объекта с яркостью луча. Это сопоставление проводят в монохроматическом свете, который образует светофильтр. Тянущаяся нить накаливается от аккумулятора, регулировка процесса происходит за счет реостата. Температурный показатель определяется по данным милливольтметра, так как он имеет соответствующую градуировку.

Оптические пирометры разделяют на:

• Цветовые, сравнивающие яркость предмета с остальными областями спектра. Применимы, как минимум, для 2-х измеряемых участков.
• Яркостные, которые также характеризуются как пирометры с пропадающей нитью. При работе сравнивается излучение, отходящее от поверхности объекта, с излучением нити, по которой идёт ток.

Принцип работы пирометра

Пирометр — это прибор, который бесконтактно производит измерение температуры разного рода тел и сред. Он работает на основе измерения мощности теплового излучения объектов в диапазоне инфракрасного излучения, а также в области видимого света. Исходя из этого, можно определить основные характеристики пирометров:

• оптическое разрешение;
• настройка степени черноты тела.

Функции пирометров

Современные пирометры помогают не только получить данные о температуре конкретного объекта, но также обладают следующими возможностями:

• Оснащение звуковой и визуальной сигнальной системой для оповещения по преодолению определенной границы.
• Сохранение максимального и минимального показателей измерения.
• Накопление и сохранение полученных данных.
• USB порты для переноса данных на другой носитель.

Также стоит отметить, что пирометр способен получить точные данные от движущегося объекта. Он эффективен при работе с объектами, до которых невозможно дотронуться (небезопасно, либо они находятся на большом расстоянии). Прибор может зафиксировать температуру целого объекта или отдельного элемента.

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

Оптическое разрешение или как его еще называют “Показатель визирования” – это отношение диаметра пятна визирования на поверхности объекта. Измерение температуры (излучения), с которого регистрируется пирометром, к расстоянию до объекта. Это можно представить себе так – конусный луч фонарика освещает поверхность и чем дальше поверхность, тем большее пятно засвечивается. То есть, с увеличением расстояния до измеряемого объекта большая поверхность измеряется.

Но как быть, когда необходимо измерить очень маленький объект в окружении других объектов, имеющих разные температуры? Ответ прост – коэффициент визирования (оптическое разрешение пирометра) должен быть максимальным (то есть конус «фонарика» должен быть очень узким в предельном значении – луча). Это достигается использованием качественной оптики или проще говоря объективом пирометра. Качество объектива пирометра напрямую влияет на его стоимость. Цена одинаковых пирометров с разными объективами (коэффициентами визирования) может отличаться в десятки раз.

Для точности визирования современные пирометры имеют лазерный указатель, который показывает центр измерительного пятна. Ни в коем случае нельзя эту точку воспринимать как область измерения температуры, поскольку в зависимости от оптического разрешения область измерения будет кругом, с центром в точке от лазерного луча, с диаметром от 1 сантиметра до 1 метра.

Степень черноты

Степень черноты тела или, как его называю иначе коэффициент излучения, характеризует прежде всего свойства поверхности объекта измеряемую пирометром. Этот показатель определяется как отношение энергии, излучаемой данной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Он может принимать значения от 0,1 до значений, близких к 1.

Для примера: если для окисленной стальной поверхности коэффициент составляет примерно 0,85, то для полированной стали он снижается до 0,075. Это один из основных факторов, которые влияют на точность показаний. Иными словами – не может быть произведен замер температуры с большой точностью, без корректировки пирометра для конкретного объекта. Но это необходимо делать только в том случае, когда нам необходимо получить очень точные показатели измерений.

Будет интересно➡ Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры

В повседневной жизни для измерения температуры погрешность, вносимая коэффициентом излучения, соизмерима и укладывается в общую погрешность, при этом необходимо учитывать «однородность» измеряемых пирометром объектов, то есть с одинаковы коэффициентом излучения или же в определенном диапазоне.

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

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.

Что измеряют пирометром?

Предметом определения является среднее температурное значение для поверхностей предметов, тел в рамках пятен измерений. Они имеют эллипсовидную либо округлую форму. Чем больше длина пути от объекта измерения к пирометру, тем масштабнее размеры пятна. Устройство нацеливают на нужный предмет, материал при помощи встроенного в него лазерного указателя. Его направляют непосредственно в центр измеряемой окружности.

Современные пирометры дистанционно фиксируют температуру, допускают минимальные погрешности, а также имеют эргономичный дизайн и автономное питание. Таким оборудованием пользуются, когда необходимо:

• проконтролировать температурный режим объектов в условиях высокого риска попадания под удар электрического тока;
• иметь дело с поверхностью предметов, где могут наблюдаться резкие изменения температуры;
• измерять силу нагрева объектов с неординарными температурными режимами (высокие уровни на одном и нормальные значения – на другом элементе).

Поскольку устройство имеет особый принцип работы, основанный на «считке» излучения тепловых волн инфракрасного диапазона, оно способно фиксировать температурные показатели объектов, которые находятся на расстоянии до 15 метров. Благодаря этому аппарат имеет такие плюсы, как:

• безопасность;
• удобство применения;
• высокая точность фиксации показателей тел, предметов, конструкций, материалов.

Как выбрать?

Каждое измерительное оборудование, в том числе пирометр бесконтактный, имеет ряд характерных параметров. Непосредственно на них следует обращать внимание при выборе нужной модели. В данной ситуации важными считают следующие характеристики:

• Оптическое разрешение – является соотношением диаметрального размера пятна измерения на исследуемом объекте к дистанции до предмета. Этот параметр дает возможность оценивать максимальную длину пути для результативного определения силы нагрева объектов. Важно понимать, что достоверные результаты измерения могут быть получены только при условии соблюдения всех правил применения оборудования, а также отсутствия превышения дистанции до нужного объекта. В противном случае получают неточные показания. В разных моделях этот параметр может быть в границах 2:1 и 600:1. Высокие значения имеют модели, относящиеся к измерительному оборудованию профессиональной линейки. Им пользуются при фиксации силы нагрева объектов тяжелой промышленности. В быту и для моделей полупрофессионального уровня оптимальным значением считают соотношение 10:1.
• Рабочий диапазон – обусловлен характеристиками датчика. Большая часть устройств имеет границы охвата -30 °С и +360 °С. Температура рабочей жидкости в отопительных системах может достигать максимум 110 °С, поэтому для бытового применения пригодны, по сути, все разновидности такой измерительной техники.
• Величина погрешности – определяет уровень изменения степени теплоты в зависимости от того, насколько точно был настроен прибор. Среднее значение несоответствия нормативам – около 2 %.
• Коэффициент эмиссии (теплоизлучения) – показывает отношение энергии теплоизлучения объекта к излучению «абсолютно черного тела» при одинаковой температуре. Этот параметр для «абсолютно черного тела» равен единице. Иначе говоря, он показывает, насколько объект способен поглощать и излучать энергию.

Чем выше коэффициент, тем ниже отражательная способность поверхности. Такая способность отрицательно сказывается на достоверности результатов измерения.

Материалы с неблестящей поверхностью имеют коэффициент от 0,9 до 0,95, на который настроено большинство дистанционного оборудования для определения степени нагрева. Но при измерениях температуры блестящих предметов, материалов индикатор покажет недостоверную информацию.

Кроме этого, выбирая прибор, стоит обращать внимание на наличие дополнительного функционала. Это:

• Возможность отключаться автоматически – самостоятельное выключение происходит через определенный промежуток времени после применения по назначению, что позволяет увеличить срок службы источников питания. Причем у разных моделей такой временной отрезок свой.
• Возможность регулирования коэффициента эмиссии – благодаря наличию такой функции аппарат способен измерять уровень нагрева любого материала.
• Способность определять уровень влажности воздуха – такая функция присутствует у некоторых моделей, может быть полезной для имеющих проблемы с органами дыхания людей. Позволяет наряду с замерами степени теплоты контролировать уровень увлажненности воздуха в помещении.
• Термопары – такими моделями можно определить температуру при контакте с объектом. Данный способ позволяет максимально точно измерить степень нагрева блестящих объектов. Как правило, термопару подключают к пирометрам, используя соответствующие разъемы.

Будет интересно➡ Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры

Наиболее популярные модели

ЭОП-66

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.

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.

Кельвин ИКС 4-20

Недорогой высокоточный пирометр Кельвин ИКС 4-20 имеет универсальный диапазон определяемых температурных показателей: -50…+350°С, показатель визирования 1:5, высокое быстродействие – 0,2 с. Использование инструмента предусмотрено в спектральном диапазоне 8-14 мкм.

Компактные габаритные размеры 17х17х22 см и посадочное гнездо крепления объектива М12 делают возможным использование пирометра в качестве как мобильного, так и стационарного устройства. Заявленный производителем класс защиты корпуса IP65 (полная пыленепроницаемость и защита от сильных водяных струй) позволяют применять данную модель в сложных производственных и строительно-промышленных средах.

Как пользоваться пирометром для измерения температуры?

О том, как правильно измерить температуру, используя данный прибор, написано в подробной инструкции. Необходимо четко следовать несложным правилам эксплуатации, иначе можно получить искаженную информацию о степени нагрева исследуемой поверхности.

Этапы измерения пирометром уровня нагревания предметов:

• включение;
• направление раструба на исследуемый материал;
• определение при помощи лазерной указки границ измеряемого пятна.

На экране активированного аппарата появляются температурные значения. Есть ряд моделей с возможностью запоминания полученной информации, в остальных устройствахпосле каждого измерения значения сменяются новыми показателями.

Прибор отличается простотой применения. Это позволяет широко использовать его для измерений при проектировании, монтаже автономных отопительных систем, а также с его помощью решать бытовые задачи.

Чем отличается пирометр от термометра?

Данное устройство, как и термометр, предназначено для измерения температуры. Но оно отличается тем, что способно:

• выполнять поставленную задачу в более широком температурном диапазоне (от -50 до +3000 градусов по Цельсию);
• выдавать результат за промежуток времени от 0,5 до 1,5 секунды (у термометра отклик фиксируется спустя 1-10 минут);
• более точно определять уровень нагрева, допуская погрешность в границах от 0,1 до 0,2 градуса (у термометра – до 2 градусов).

Ошибки измерения пирометра – как бороться?

Если Вы всерьёз озабочены точностью измерений, но получаете результаты, которые отличаются от действительныой температуры объектов, прочтите текст ниже.

Приборы серии DT принадлежат к классу яркостных пирометров, т.е. являются одноканальными приборами. Они работают в одном диапазоне длин волн и вследствие этого имеют ряд особенностей, корорые необходимо учитывать при проведении измерений:

• в первую очередь к ним относится необходимость знать излучательную способность измеряемого объекта – коэффициент, показывающий, какую часть от излучения находящегося в тепловым равновесии с измеряемым объектом абсолютно черного тела испускает измеряемый объект;
• далее, при измерении такими приборами необходимо, чтобы измеряемый участок полностью перекрывал поле зрения пирометра на выбранном расстоянии, ибо невыполнение этого требования ведет к неконтролируемому занижению результата измерений, иногда на порядок превышающему заявленную инструментальную погрешность;
• в связи с несовершенством оптики ИК-прозрачных материалов, приборы характеризуются небольшой зависимостью показаний от расстояния до объекта, а также от излучения прямо не попадающих в поле зрения пирометра областей измеряемого объекта (расположенные рядом объекты, температура которых сильно отличается от температуры объекта измерения).

Учёт вышеприведённых факторов и усреднённые измерения позволят Вам с помощью пирометра быстро и точно определить температуру интересующих Вас объектов.