Princíp činnosti pyrometra infračerveného merača teploty. Pyrometre - bezkontaktné pyrometre, infračervené pyrometre

Pyrometer je zariadenie na zisťovanie tepelného stavu telies bezkontaktným spôsobom. Tieto zariadenia sa objavili v polovici 60. rokov dvadsiateho storočia. Princíp ich činnosti je založený na infračervenom prijímači, ktorý meria množstvo tepelnej energie vyžarovanej telom zostrojením porovnávacích paralel. Výsledkom analýzy je teplota ohrevu alebo chladenia skúmaných objektov. Objav tejto metódy umožnil rozšíriť rozsah na meranie teplôt pevných látok aj kvapalín.

Pyrometre a ako fungujú

Spočiatku pyrotermometre (pyrometre) na meranie teploty bezkontaktnou metódou znamenali zariadenia určené na zisťovanie tepelného stavu vysoko vyhrievaných predmetov vizuálne, podľa jasu a farby. Postupom času tieto zariadenia prešli kvalitatívnymi zmenami. Objavili sa infračervené rádiometre, ktoré dokážu diagnostikovať nielen vysoké, ale aj celkom nízke (od 0°C a nižšie) teploty. Určujú silu vyžarovania tepla objektom v zóne infračervených elektromagnetických vĺn a viditeľného svetla.

Pyrometre na meranie teploty bezkontaktnou metódou sa zvyčajne klasifikujú ako:

• optický– určiť teplotu vyhrievaného telesa vizuálne, bez pomocných zariadení, porovnaním jeho farby s farbou štandardnej nite;
• farebný alebo multispektrálny— určiť teplotu porovnaním tepelného žiarenia tela v rôznych spektrách;
• žiarenia– na určenie teplôt použite prepočítaný ukazovateľ výkonu tepelného žiarenia. Pyrometre, ktoré vykonávajú merania v širokom pásme spektrálneho žiarenia, sa nazývajú pyrometre s celkovým žiarením.

Zdrojom tepla sú telesá s teplotou nad absolútnou nulou. Optické (jasové) pyrometre na diaľku určujú teplotu vysoko vyhrievaných (pred žiariacich) predmetov so zameraním na ich tepelné vyžarovanie vo viditeľnej časti spektra. Optická časť týchto prístrojov pozostáva z ďalekohľadu s objektívom a okuláru. Pred okulárom je filter červeného svetla. Volfrámové vlákno teplomerovej žiarovky sa nachádza v ohnisku šošovky.

Stupeň zahriatia predmetu dodáva jeho žiareniu určitú farbu, čo umožňuje diagnostikovať tepelný stav predmetu porovnaním farby jeho žiarenia s farbou vlákna v okulári prístroja. Za referenčný bod pre reguláciu teploty tepelným žiarením sa považuje „čierne teleso“, ktoré má pri danej teplote najväčšiu energiu žiarenia v porovnaní s inými telesami. Takéto pyrometre sa používajú hlavne na meranie telesnej teploty od 300ºC do 6000ºC, hoci pre túto metódu neexistuje horná hranica.

Princíp činnosti farebných (multispektrálnych) pyrometrov je založený na porovnávaní množstva energie žiarenia z dvoch úzkych monochromatických viditeľných častí spektra. Na rozdiel od optických je výkon farebných zariadení prakticky nezávislý od kolísania koeficientu vyžarovacích schopností telies v závislosti od ich teploty, zloženia a kvality povrchu. Najzaujímavejšie sú dnes farebné pyrometre založené na fotobunkách.

Ak máte záujem o nákup infračervených pyrometrov, odporúčam vám venovať pozornosť spoločnosti Conrad, jednej z lídrov v meracej elektronike.

Najpoužívanejšími prístrojmi v oblasti pyrometrie sú infračervené pyrometre alebo rádiometre, ktoré sú založené na metóde radiačnej pyrometrie. Sú citlivejšie, aj keď menej presné, detegujú všetky vlnové dĺžky viditeľného svetla. Ich technické vlastnosti sú určené:

• optické rozlíšenie;
• rozsah zistených teplôt;
• namerané rozlíšenie;
• rýchlosť konania;
• presnosť merania;
• emisivita (variabilná – pevná);
• metóda zameriavania (optický alebo laserový zameriavač).

Na získanie presnej hodnoty tepelného stavu skúmaného objektu stačí, aby používateľ namieril prístroj na objekt a stlačil tlačidlo. Tepelný lúč je zaostrený systémom pomocou optiky a dopadá na primárny tepelný konvertor. Elektrický signál, ktorý sa generuje na výstupe, je úmerný teplote skúmaného objektu. Tento signál je upravený v elektronickom prevodníku (sekundárny tepelný prevodník) spracovaný meracím a počítacím zariadením a privedený ako digitálny výsledok na displej.

Merania je možné vykonávať na ľubovoľnú vzdialenosť. Netreba však zabúdať na chyby, ktoré môžu vzniknúť, ak sa nezhoduje priehľadnosť média alebo plocha meraného miesta. Ak je priemer bodu meracieho zariadenia menší ako meraný objekt, potom vzdialenosť k objektu nemá vplyv na presnosť meraní. Keď priemer škvrny presiahne veľkosť objektu, zariadenie môže prijímať žiarenie z okolitých predmetov, čo znižuje účinnosť jeho teplotných indikátorov.

Vizualizáciu hodnôt teploty je možné vyjadriť textovo-numerickou verziou, kedy sú na displeji zobrazené teplotné ukazovatele v stupňoch a graficky, kedy je pozorovací prvok viditeľný v rozloženom spektre teplôt (vysoká, stredná a nízka), vyjadrené v rôznych farbách.

Bezkontaktné pyrometre sa rozlišujú teplotným rozsahom na nízke a vysoké teploty. Nízkoteplotné sú určené na meranie telesnej teploty aj v zápornom rozsahu. Vysokoteplotné bezdotykové teplomery sa používajú v prípadoch, keď teplo veľmi vyhrievaných predmetov nemožno posúdiť „okom“. Ich schopnosti sú výrazne posunuté smerom k horným hraniciam meraní.

Pyrometria v našom živote

Moderná výroba kontrolných a meracích prístrojov môže kupujúcemu ponúknuť pyrometre na meranie teploty bezkontaktnou metódou - stacionárne a prenosné.

Prenosné pyrometre sú často navrhnuté tak, aby fungovali v náročných priemyselných a environmentálnych podmienkach.. Majú vysoké optické rozlíšenie, ktoré umožňuje sledovať tepelný stav predmetov už od veľkosti 5 mm. Prenosné pyrotermometre je možné použiť v akejkoľvek priemyselnej oblasti, ako na reguláciu teploty, tak aj na sledovanie zložitých technologických cyklov spojených s určitými teplotnými podmienkami. Senzory stacionárnych pyrotermometrov majú spravidla výstup do PC.

Zvyčajne sa používajú:

• v tepelnej energetike;
• v elektroenergetike;
• o železničnej doprave;
• v požiarnej bezpečnosti a kontrole;
• v laboratórnom výskume;
• na účely skenovania studených a horúcich miest;
• kontrolovať teploty predmetov, ktoré sú pre človeka ťažko dosiahnuteľné;
• určiť teplotu objektov v pohybe;
• pri monitorovaní klimatizačných, ventilačných a vykurovacích systémov.

Stacionárne pyrometre sú určené pre použitie vo veľkom priemysle, za účelom nepretržitého sledovania technologického procesu pri výrobe kovov a plastov. Inštalujú sa tam, kde je ťažké alebo nemožné použiť kontaktné snímače teploty z dôvodu bezpečnosti personálu.

Oblasti ich použitia sú:

• kovoobrábanie;
• hutníctvo, výroba ocele;
• priemysel spracovania ropy;
• výroba keramiky a skla;
• výroba cementu.

Pyrometre na meranie teploty bezkontaktnou metódou v tepelnej energetike sú potrebné na presné a rýchle meranie teplôt v miestach, kde sú iné metódy merania neúčinné.

V elektroenergetike sa tieto zariadenia používajú na hodnotenie zaťaženia káblových vedení, transformátorov, kvality tepelnej izolácie kotlov a na sledovanie požiarnej bezpečnosti. Používajú sa aj na monitorovanie teploty nápravových skríň, dôležitých komponentov nákladných a osobných vozňov na železnici.

V kovospracujúcom priemysle sledujú pyrometre teploty valcovní a pecí.

V stavebníctve pyrometre zisťujú prerušenia tepelnoizolačných plášťov na vykurovacích rozvodoch a tepelné straty v budovách.

Schopnosť pyrometrov reagovať na zmeny infračerveného žiarenia sa úspešne využíva na ochranu budov v pohybových senzoroch.

Počas prepravy nákladu monitorujú skladovanie potravín.

Vďaka svojej kompaktnosti, jednoduchosti použitia a nízkej cene si pyrotermometre našli svoje miesto aj v každodennom živote. S ich pomocou môžete merať telesnú teplotu, stupeň ohrevu pripravených jedál, kuchynského náčinia.

Úspechy pyrometrie sa využívajú aj v kozmonautike na účely monitorovacích experimentov.

Pyrometre sú zariadenia na určenie teploty objektu pomocou bezkontaktnej metódy. Zvláštnosťou pyrometra je jeho nízka cena. Ak chcete merať teplotu objektu, musíte naň nasmerovať zariadenie, čím sa určí jeho teplota.

Druhy

Pyrometre sú klasifikované podľa určitých charakteristík a sú rozdelené do hlavných typov.

Podľa základného princípu činnosti:

• Optické zariadenia pracujúce v rozsahu spektra viditeľného svetla a infračervených neviditeľných lúčov.

1 - Objektív
2 — Zoslabovací filter
3 - Lampa
4 - Vlákno lampy
5 - Milivoltmeter
6 — Reostat
7 — Reostatový motor
8 — Monochromatický filter
9 — Okulár
10 — Kruhová rukoväť reostatu
11 — Rukoväť zariadenia

Princíp jeho činnosti je založený na porovnaní jasu žiarenia objektu s jasom vlákna, ktorého žiarenie je vopred známe. Cez šošovku vstupuje do zariadenia lúč svetla zo zohriateho predmetu. Ďalej cez okulár pozorovateľ vidí a porovnáva jas objektu s jasom vlákna teplotnej lampy.

Toto porovnanie sa robí v monochromatickom svetle, ktoré je vytvorené špeciálnym filtrom. Vlákno je vyhrievané batériou, jeho teplo je riadené reostatom. Teplota je určená údajom milivoltmetra pyrometra, ktorý je kalibrovaný v stupňoch podľa tepla vlákna.

• Rádiometre(infračervené), využívajúce metódu žiarenia pre obmedzený rozsah infračervených lúčov. Vybavený laserovým ukazovátkom na zabezpečenie presného vedenia.

1 - Objektív
2 - Clona
3 - Lampa
4 - Medené puzdro
5 - Bývanie
6 — Svetelný filter
7 - Okulár
8 — Teplo
9 - Milivoltmeter
10 — Teplo

Princíp ich fungovania spočíva v tom, že tepelné žiarenie z vyhrievaného predmetu je zachytené a zaostrené citlivým prvkom prístroja, ktorý je spojený s termočlánkom. Zariadenie pozostáva z krytu so šošovkou. Citlivá časť pyrometra je vyrobená vo forme platinovej platne v tvare kríža, na ktorú sú prispájkované 4 termočlánkové prechody vyrobené vo forme termočlánku.

Keď sa snímací prvok ochladzuje alebo zahrieva, tieto termočlánky sa tiež zahrievajú. Termočlánky a platinová doska sú umiestnené v sklenenej lampe pokrytej medeným puzdrom, ktoré má otvory pre tepelné lúče, ktoré prechádzajú do snímacieho prvku. Konce termočlánkov sú umiestnené pozdĺž základne lampy a sú pripojené ku svorkám.

Pri nasmerovaní pyrometra je potrebné zabezpečiť, aby bol objekt v ďalekohľade a pokrýval zorné pole. Čistota obrazu sa dosiahne pohybom okuláru. Na ochranu ľudského oka pred jasným svetlom sa používa svetelný filter. Posúva sa pomocou rukoväte umiestnenej v blízkosti svoriek.

Optické zariadenia tiež zdieľajú:

• Tsvetov e, multispektrálny, fungujúci porovnaním energie jasu objektu s inými oblasťami spektra. Aplikujú sa aspoň na dve študijné oblasti.
• Svetelnosť pyrometre. Nazývajú sa zariadenia s miznúcou niťou. Práca je založená na porovnaní žiarenia povrchu s hodnotou žiarenia vlákna, ktorým prechádza elektrický prúd. Veľkosť prúdu je hodnota teploty skúmaného objektu.

Podľa spôsobu zameriavania sa pyrometre delia na:

• S laserom zrak.
• S optikou vedenie

Podľa typu emisivity:

• S trvalé koeficient.
• S variabilným koeficient.

Metódou presunu:

• Prenosný(mobilné), používané vo výrobných priestoroch, kde sa vyžaduje mobilita meraní. Navrhnuté pre použitie v náročných klimatických a priemyselných podmienkach. Majú zvýšené optické rozlíšenie, ktoré umožňuje určiť tepelný stav predmetov s veľkosťou 5 mm. Prenosné zariadenia sa používajú v rôznych priemyselných odvetviach na meranie teploty a sledovanie zložitých technologických procesov, ktoré zahŕňajú udržiavanie teplotných podmienok.

• Stacionárne pyrometre používané v ťažkom priemysle. Slúžia na nepretržité sledovanie výrobného procesu v zlievarniach kovov, ako aj výroby plastových prvkov. Inštalujú sa na ťažko dostupné miesta, kde z hľadiska bezpečnosti pracovníkov nie je možné použiť teplotné snímače.

Podľa prevádzkovej teploty:

• Vysoká teplota (viac ako +400 stupňov). Používa sa na meranie vysoko vyhrievaných predmetov.
• Nízka teplota (až do -30 stupňov). Používajú sa na štúdium telesnej teploty pri negatívnych hodnotách.

Dizajn a prevádzka

Teplotu je možné merať rôznymi prístrojmi, ktoré sa delia na kontaktné modely a metódou diaľkového merania. Pyrometre sú zariadenia s princípom diaľkového ovládania.

PyrometerŠtandardná verzia je vyrobená vo forme pištole. Má malý displej z tekutých kryštálov, ktorý zobrazuje informácie o nameraných teplotných parametroch.

Vďaka praktickému krytu a ovládaciemu panelu, laserovému navádzaniu a zvýšenej presnosti je tento nástroj obľúbený medzi inžiniermi a technikmi. Displej zariadenia môže byť digitálny alebo analógový. Na zabezpečenie požadovanej presnosti merania je povolený priemer radiačnej plochy minimálne 15 mm

Funkcie pyrometra zvyčajne zahŕňajú:

• Vizuálny a zvukový signál pri dosiahnutí určitého limitu merania.
• Určenie najväčšej a najmenšej hodnoty zo série meraní.
• Vstavaná pamäť na ukladanie informácií.

Inovatívne modely pyrometrov sú vybavené USB výstupom pre prenos informácií na externé médium alebo počítač.

Úlohou pyrometra je identifikovať tepelné vlny vyžarované z vyhrievaného povrchu. Schéma zariadenia je uvedená nižšie.

1 - Meraný objekt
2 - Tepelné žiarenie
3 - Optika
4 - Zrkadlo
5 — Hľadáčik
6 — Os hľadáčika
7 — Zariadenie na meranie a počítanie
8 - Elektronický prevodník
9 - Bývanie
10 - Tlačidlo
11 - Senzor

Tepelné žiarenie vstupuje do snímača pyrometra cez objímku. V senzore sa tepelná energia premieňa na elektrický prúdový signál. Výkon tohto prijatého signálu závisí od teploty skúmaného objektu. Čím vyššia je teplota, tým väčší je prúd generovaný v senzore.

Ďalej je signál odoslaný do elektronického prevodníka, ktorý dodáva informácie na obrazovku z tekutých kryštálov. Jednou z odrôd pyrometrov sú termokamery, ktoré pracujú na princípe porovnávania spektra vyžarovania tepla s referenčným spektrom.

Na viacfarebnej obrazovke sa zobrazí projekcia obrazu z účinkov tepelného žiarenia predmetov v dosahu zariadenia. Pomocou parametrov spektra sa určí hodnota teploty a zreteľne sa sleduje jej dynamická zmena na povrchu materiálu. Termokamery sa stali obľúbenými na monitorovanie funkčnosti vykurovania obytných budov, ako aj na identifikáciu únikov chladiacej kvapaliny nachádzajúcich sa v skrytom priestore.

Technické špecifikácie

Prevádzka pyrometrov je sprevádzaná vlastnými špecifickými parametrami, ktoré sa berú do úvahy pri výbere modelu zariadenia, hlavné z týchto parametrov zvážime podrobnejšie.

Optické rozlíšenie

Tento parameter určuje oblasť skúmaného objektu na meranie teploty a závisí od uhla pohľadu šošovky prístroja; čím väčší je uhol pohľadu, tým väčšia je možná oblasť štúdia, berúc do úvahy vzdialenosť od objekt.

Hlavnou podmienkou vykonania presnej štúdie je nasmerovanie zariadenia presne na meraný povrch. Ak je pokrytá plocha väčšia, teplota sa určí s veľkou chybou. Optické rozlíšenie je pomer veľkosti (priemeru) rukoväte pyrometra k vzdialenosti od objektu.

Tento parameter závisí od modelu zariadenia a značne sa líši: od 2:1 do 600:1. Indikátor vyššieho rozlíšenia sa vzťahuje na profesionálne pyrometre používané na meranie teploty povrchov v priemyselnej výrobe. Pre domáce podmienky sú celkom vhodné modely pyrometrov s optickým rozlíšením 10:1.

Prevádzkový rozsah

Veľkosť pracovného rozsahu závisí od vlastností snímača zariadenia. Najčastejšie je tento parameter v rozsahu -30 + 360 stupňov. Akýkoľvek typ pyrometra je celkom vhodný pre domáce potreby, pretože vo vykurovacom systéme najvyššia teplota chladiacej kvapaliny nepresahuje 110 stupňov.

Presnosť

Táto hodnota zobrazuje hranice kolísania teploty počas merania a závisí od správneho nastavenia prístroja. Priemerná presnosť pyrometrov je 2 %.

Emisivita

Pomer výkonu tepelného žiarenia skúmaného povrchu k výkonu žiarenia čierneho telesa sa nazýva emisivita. Čierne, nelesklé predmety majú emisivitu 0,95. Preto mnohé zariadenia na diaľkové meranie teploty majú nastavenia pre túto hodnotu.

Pri pokuse zmerať teplotu predmetu vyrobeného z hliníka a vylešteného do vysokého lesku sa však hodnota teploty na obrazovke zariadenia bude značne líšiť od skutočnej teploty.

Na zabezpečenie potrebnej presnosti teplotných štúdií je väčšina prístrojov vybavená laserovým ukazovátkom, pomocou ktorého bod svetla nie je v strede, ale určuje optimálnu hranicu merania.

Podmienky používania

Po zakúpení zariadenia by ste si mali pozorne preštudovať priložené pokyny. Pravidlá používania zariadenia sú jednoduché. Nesprávne používanie pyrometra povedie k veľkej chybe merania alebo poruche.

Pri používaní tohto zariadenia sa odporúča dodržiavať niektoré pravidlá.

• Zapnite zariadenie.
• Nasmerujte zvon na skúmanú plochu.
• Na určenie limitov merania použite laserové ukazovátko.
• Po uvedení zariadenia do prevádzkového režimu sa na displeji zobrazí hodnota teploty. Záleží na konštrukčných vlastnostiach zariadenia, či budú dáta uložené v pamäti pyrometra, alebo či budú nahradené nasledujúcimi dátami.

Bežný človek si ľahko poradí s praktickým využitím pyrometra. Pre firmy inštalujúce a projektujúce autonómne vykurovacie systémy sa stali nevyhnutným zariadením.

Pôsobnosť

Pyrometre si získali veľkú popularitu vo výrobných zariadeniach s prítomnosťou tepelných energetických zariadení: parovody, vykurovacie rozvody, kotly a rôzne vykurovacie zariadenia.

Pyrometre sa často používajú v elektroenergetike na meranie prvkov v rozvodných doskách. , káblov a kontaktných spojení.

V metalurgickom priemysle takéto zariadenia merajú teplotu lisov, obrábacích strojov a pecí. V elektronickom priemysle sa používa na meranie úrovne zahrievania častí a komponentov obvodov.

Automobiloví nadšenci ich používajú na diagnostiku motora automobilu. Ďalšie oblasti použitia tohto užitočného zariadenia sú: stanovenie ohrevu, komponentov vozidla a teploty počas skladovania potravín.

Pri kontrole budov a obytných budov, stavu fungovania vykurovania, klimatizácie a vetrania a monitorovaní chladiacich zariadení sú pyrometre nepostrádateľnými pomocníkmi.

Najčastejšie sa pyrometre používajú v špeciálnych prípadoch, vrátane:

• On-line meranie teploty.
• Štúdium objektov s nízkou tepelnou kapacitou.
• Ovládanie prvkov, ktorých je zakázané dotýkať sa.
• Meranie zahrievania miniatúrneho predmetu alebo jeho tenkej vrstvy na povrchu.
• Špeciálna kontrola parametrov ohrevu určitého mechanizmu vzhľadom na dôležitosť technologického procesu.
• Sledovanie stavu prvkov fungujúcich na elektrickú energiu, ktorá sa často využíva vo výrobe.
• Monitorovanie teploty pohybujúceho sa objektu je v porovnaní s inými zariadeniami obzvlášť efektívne pomocou pyrometra.
• Identifikácia vykurovania na ťažko dostupných miestach alebo častiach umiestnených v značnej vzdialenosti. Pyrometer pomôže diagnostikovať potrebné parametre s požadovanou presnosťou a na diaľku.

Všetky elektrické spotrebiče fungujú tak, že nimi prechádza elektrický prúd, ktorý dodatočne ohrieva vodiče a zariadenia. V tomto prípade sa pri bežnej prevádzke vytvorí rovnováha medzi zvýšením teploty a uvoľnením jej časti do okolia.

Ak je kvalita kontaktov zlá, podmienky toku prúdu sa zhoršia a teplota stúpa, čo môže spôsobiť poruchu. Preto sa v zložitých elektrických zariadeniach, najmä vysokonapäťových zariadeniach energetických podnikov, vykonáva pravidelné monitorovanie ohrevu častí pod prúdom.

Pri zariadeniach pod vysokým napätím sa merania vykonávajú bezkontaktnou metódou v bezpečnej vzdialenosti.

Princípy diaľkového merania teploty

Akékoľvek fyzické telo má pohyb atómov a molekúl, ktorý je sprevádzaný o. Teplota objektu ovplyvňuje intenzitu týchto procesov a jej hodnotu možno posudzovať podľa hodnoty tepelného toku.

Na tomto princípe je založené bezdotykové meranie teploty.

Revízny zdroj s teplotou „T“ vysiela do okolitého priestoru tepelný tok „F“, ktorý je vnímaný tepelným snímačom vzdialeným od zdroja tepla. Potom je signál prevedený vnútorným obvodom vyvedený na informačný displej „I“.

Zariadenia na meranie teploty, ktoré merajú teplotu pomocou infračerveného žiarenia, sa nazývajú infračervené teplomery alebo skrátený názov „pyrometre“.

Pre ich presnú činnosť je dôležité správne určiť rozsah merania na stupnici elektromagnetických vĺn, čo je približne 0,5–20 mikrónov.

Faktory ovplyvňujúce kvalitu merania

Chyba pyrometrov závisí od komplexu faktorov:

1. povrch pozorovanej oblasti objektu musí byť v oblasti priameho pohľadu;
2. prach, hmla, para a iné predmety medzi tepelným snímačom a zdrojom tepla oslabujú signál, rovnako ako stopy nečistôt na optike;
3. štruktúra a stav povrchu skúmaného tela ovplyvňuje intenzitu infračerveného toku a údaje merača teploty.

Vysvetľuje vplyv tretieho faktora graf zmien emisivity? na vlnovej dĺžke.

Demonštruje vlastnosti čiernych, šedých a farebných žiaričov.

Schopnosť infračerveného žiarenia Фs čierneho materiálu sa berie ako základ pre porovnanie iných produktov a berie sa rovná 1. Koeficienty všetkých ostatných reálnych látok ФР sú menšie ako 1.

V praxi pyrometre prepočítavajú vyžarovanie skutočných objektov na žiarenie ideálneho žiariča.

Meranie ovplyvňuje aj:

vlnová dĺžka infračerveného spektra, pri ktorej sa meranie vykonáva;

teplota testovanej látky.

Ako funguje bezkontaktný merač teploty?

Na základe spôsobu zobrazovania informácií a ich spracovania sa zariadenia na diaľkové ovládanie plošného vykurovania delia na:

pyrometre;

termokamery.

Pyrometrické zariadenie

Zvyčajne môže byť zloženie týchto zariadení reprezentované blok po bloku:

infračervený senzor s optickým systémom a zrkadlovým svetlovodom;

elektronický obvod, ktorý konvertuje prijatý signál;

displej zobrazujúci teplotu;

vypínač.

Tok tepelného žiarenia je zaostrovaný optickým systémom a smerovaný zrkadlami na snímač primárnej premeny tepelnej energie na elektrický signál s napätím priamo úmerným infračervenému žiareniu.

Sekundárna konverzia elektrického signálu nastáva v elektronickom zariadení, po ktorej merací a počítací modul zobrazí informácie na displeji, zvyčajne v .

Na prvý pohľad sa zdá, že na meranie teploty vzdialeného objektu potrebuje používateľ iba:

zapnite zariadenie stlačením tlačidla;

namierte na skúmaný objekt;

robiť čítania.

Pre presné merania je však potrebné brať do úvahy nielen faktory ovplyvňujúce namerané hodnoty, ale aj správne zvoliť vzdialenosť k objektu, ktorá je určená optickým rozlíšením prístroja.

Pyrometre majú rôzne pozorovacie uhly, ktorých charakteristiky sa pre pohodlie používateľov vyberajú podľa vzťahu medzi vzdialenosťou od meraného objektu a oblasťou pokrytia monitorovaného povrchu. Ako príklad je na obrázku znázornený pomer 10:1.

Keďže tieto charakteristiky sú navzájom priamo úmerné, na presné meranie teploty je potrebné nielen správne nasmerovať zariadenie na objekt, ale aj vybrať vzdialenosť na výber oblasti meranej zóny.

Potom optický systém spracuje tepelný tok z požadovaného povrchu bez zohľadnenia vplyvu žiarenia z okolitých predmetov.

Na tento účel sú vylepšené modely pyrometrov vybavené laserovými označovačmi terča, ktoré pomáhajú nasmerovať teplotný senzor na objekt a uľahčujú určenie plochy kontrolovaného povrchu. Môžu mať odlišné prevádzkové princípy a môžu mať nerovnakú presnosť nasmerovania.

Jediný laserový lúč len približne označuje polohu stredu kontrolovaného pásma a umožňuje nepresne určiť jeho hranice. Jeho os je posunutá vzhľadom na stred optického systému pyrometra. Z tohto dôvodu je zavedená chyba paralaxy.

Koaxiálna metóda nemá túto nevýhodu - laserový lúč sa zhoduje s optickou osou zariadenia a presne označuje stred meranej oblasti, ale neurčuje jej hranice.

Označenie veľkosti kontrolovanej oblasti je uvedené v cieľovom označení s dvojitý laserový lúč. Ale pri malých vzdialenostiach od objektu je povolená chyba v dôsledku počiatočného zúženia oblasti citlivosti. Táto nevýhoda je veľmi viditeľná na šošovkách s krátkou ohniskovou vzdialenosťou.

Označovače cieľov s krížovým laserom zlepšiť presnosť pyrometrov vybavených šošovkami s krátkym ohniskom.

Jediný kruhový laserový lúč umožňuje určiť kontrolnú zónu, ale má aj paralaxu a nadhodnocuje hodnoty prístroja na krátke vzdialenosti.

Kruhový presný laserový označovač funguje najspoľahlivejšie a je bez všetkých nevýhod predchádzajúcich návrhov.

Pyrometre zobrazujú informácie o teplote pomocou textového a digitálneho displeja, ktorý je možné doplniť ďalšími informáciami.

Termokamerové zariadenie

Dizajn týchto prístrojov na meranie teploty pripomína pyrometre. Ako prijímací prvok pre tok infračerveného žiarenia využívajú hybridný mikroobvod.

So svojou fotocitlivou epitaxnou vrstvou vníma IR tok cez silne dopovaný substrát.

Prijímacie zariadenie termokamery s hybridným čipom je na obrázku.

Tepelná citlivosť termokamier na báze matricových detektorov umožňuje merať teplotu s presnosťou 0,1 stupňa. Takéto vysoko presné zariadenia sa však používajú v termografoch zložitých laboratórnych stacionárnych zariadení.

Všetky techniky pre prácu s termokamerou sa vykonávajú rovnakým spôsobom ako s pyrometrom, ale na jeho obrazovke sa zobrazuje obraz elektrického zariadenia, prezentovaný v revidovanom farebnom rozsahu, berúc do úvahy stav ohrevu všetkých častí.

Vedľa termosnímku je stupnica na prevod farieb na teplotnú čiaru.

Pri porovnaní činnosti pyrometra a termokamery môžete vidieť rozdiel:

pyrometer určuje priemernú teplotu v oblasti, ktorú kontroluje;

Termokamera umožňuje vyhodnotiť zahrievanie všetkých komponentov nachádzajúcich sa v oblasti, ktorú pozoruje.

Konštrukčné vlastnosti bezkontaktných meračov teploty

Vyššie opísané zariadenia predstavujú mobilné modely, ktoré umožňujú sekvenčné meranie teploty na mnohých miestach, kde fungujú elektrické zariadenia:

vstupy výkonových a prístrojových transformátorov a spínačov;

kontakty odpojovačov pracujúcich pri zaťažení;

zostavy prípojnicových systémov a sekcií vysokonapäťových rozvádzačov;

v miestach pripojenia nadzemných elektrických vedení a iných miestach, kde sa spínajú silové obvody.

V niektorých prípadoch vykonávania technologických operácií na elektrických zariadeniach však nie sú potrebné zložité konštrukcie bezkontaktných meračov teploty a je celkom možné vyjsť s jednoduchými modelmi inštalovanými natrvalo.

Príkladom je metóda merania odporu vinutia rotora generátora pri práci s budiacim obvodom usmerňovača. Keďže sa v ňom indukujú veľké zložky striedavého napätia, jeho zahrievanie je neustále monitorované.

Diaľkové meranie a zobrazenie teploty na budiacom vinutí prebieha na rotujúcom rotore. Snímač teploty je trvalo umiestnený v najpriaznivejšej regulačnej zóne a vníma tepelné lúče smerujúce naň. Signál spracovaný vnútorným obvodom je vyvedený na informačné zobrazovacie zariadenie, ktoré môže byť vybavené ukazovateľom a stupnicou.

Schémy fungujúce na tomto princípe sú pomerne jednoduché a spoľahlivé.

V závislosti od účelu sa pyrometre a termokamery delia na zariadenia:

vysokoteplotné, určené na meranie vysoko vyhrievaných predmetov;

nízkoteplotné, schopné kontrolovať aj chladenie dielov v mraze.

Konštrukcie moderných pyrometrov a termokamier môžu byť vybavené komunikačnými systémami a prenosom informácií cez vzdialené počítače.

Kúpte si pyrometre s doručením a 1 ročnou zárukou v Moskve - vyberte si. Pyrometer () - zariadenie na bezkontaktné meranie teploty.

Pozrite si náš kompletný katalóg pyrometrov

• Hlavné nastavenia
• Princíp činnosti
• Pôsobnosť

Podľa oblasti použitia Infračervené teplomery sú rozdelené do 2 typov:

• stacionárne
• prenosný (prenosný).

Podľa teplotného rozsahu:

• Nízka teplota (do -30-35 stupňov Celzia);
• Vysoká teplota (až do +800 stupňov Celzia).

Podľa prevádzkového dosahu

• Jednospektrálne. Takéto zariadenia prijímajú žiarenie iba v jednom spektrálnom rozsahu. Jednospektrálne prístroje sa zasa delia na žiarenie (sila tepelného žiarenia sa premieňa na teplotu) a jas (v oblasti červeného svetla sa meria jas referenčného objektu a meraného objektu).
• Multispektrálny. Nazývajú sa aj farebné alebo spektrálne pomerové pyrometre.

Infračervené teplomery patria do skupiny nedeštruktívnych testovacích zariadení, ktoré umožňujú merať teploty bez priameho kontaktu s meraným povrchom, ako je tomu u kontaktných elektronických teplomerov. Ich použitie zaručuje bezpečnosť pri diagnostike porúch a monitorovaní rôznych procesov, ako aj odolnosť voči hluku počas procesu merania pre získanie objektívnych a presných výsledkov.

Hlavné parametre:

1. Voľba teplotného rozsahu závisí priamo od objektu, ktorého teplota je riadená.
2. Typ zameriavacieho zariadenia je určený výlučne veľkosťou predmetov, ktorých teplotu je potrebné určiť, ako aj vzdialenosťou od týchto predmetov. Monitorovanie teploty malých a výrazne vzdialených predmetov si vyžaduje drahé zameriavacie zariadenia.
3. typ indikátora je určený prevádzkovými podmienkami, najmä teplotou, pri ktorej sa zariadenie plánuje používať.
4. Indikátor zameriavania, analogicky s typom zameriavacieho zariadenia, sa vyberá v závislosti od veľkosti objektov a vzdialenosti k nim. Index pozorovania pyrometra závisí priamo od vzdialenosti objektu a nepriamo od jeho veľkosti. Dôležité je aj to, aby sa pri meraní teploty vzdialeného predmetu nedostali do zorného poľa infračerveného teplomera žiadne cudzie predmety.
5. vzdialenosť k minimálnemu zornému poľu - podľa základných optických zákonov sa zorné pole zariadenia zväčšuje úmerne so zväčšovaním vzdialenosti od zariadenia k objektu, pri výbere zariadenia je potrebné brať do úvahy berte do úvahy vzdialenosť, v ktorej sa budú merania teploty najčastejšie vykonávať.

Princíp činnosti

Vo všeobecnosti je každý infračervený teplomer ideálnym profesionálnym diagnostickým nástrojom na údržbu, ktorý poskytuje maximálnu presnosť merania teploty na akúkoľvek vzdialenosť.

Princíp činnosti bezdotykového teplomeru spočíva v meraní sily tepelného žiarenia vychádzajúceho z objektu hlavne v rozsahu viditeľného svetla a infračerveného žiarenia.

Pôvodne sa termín „pyrometer“ používal na označenie zariadenia určeného na meranie teploty podľa jasu extrémne zahriateho objektu. Dnes sa koncept trochu rozšíril, pretože s vývojom technológie sa objavili úplne nové zariadenia - infračervené.

Pôsobnosť

Infračervené teplomery sa používajú v rôznych priemyselných odvetviach. Rozsah ich aplikácie je pomerne široký:

To je zrejmé meranie teploty modernými prístrojmi má množstvo výhod pred bežnými teplomermi. Merania je možné vykonávať bez zastavenia výroby alebo technického procesu. Všetky merania teploty sa vykonávajú z bezpečnej vzdialenosti. Zároveň dochádza k výraznému zvýšeniu produktivity pracovníkov vďaka okamžitosti meraní.

Porovnávacie charakteristiky hlavných modelov

Model	AR300	AR872D	AR892
Nameraná teplota, ?С	od -32 do +300	-50 až +1050	od +200 do +1800
Indikátor zameriavania	1:12	1:20	1:80
Presnosť, ?С	±2	-50 až 0: ±3; od 0 do +100: ±1,5; 100 až 1050: ±1,5	±2
Prevádzková teplota, ? C	od -25 do +55	od -15 do +50	-10 až +50
Tepelná emisivita	0.95	od 0,10 do 1,00, krok 0,01	od 0,10 do 1,00, krok 0,01
Spektrum, um	8-14	8-14	8-14
Mierenie	bodový laser	bodový laser	bodový laser
Výživa	9B "Krona"	9B "Krona"	9V "Krona", DC9V
Pripojenie k počítaču	Nie	Nie	áno, RS-232
Pridať. funkcie	Nie	hodiny, min, max, odchýlka, regulátor, priemer, statívový konektor, puzdro	hodiny, min, max, odchýlka, regulátor, priemer, statívový konektor, kábel RS232, PC softvér, puzdro
Rozmery, mm	140x80x38	220x134x60	220x134x60
Hmotnosť, g	130	480	480
Cena vrátane DPH, rub.	2530	6790	18520

Teplota je dôležitým kritériom pri diagnostike problémov vo väčšine typov zariadení, od pecí a parných kotlov až po mrazničky. Ak sa pri kontrole zariadenia zistí, že teplota kontrolovaného objektu je príliš nízka alebo vysoká v porovnaní s bežnou prevádzkou, malo by to slúžiť ako upozornenie na možnosť núdzového stavu.

Medzi metódami merania teploty možno rozlíšiť dve hlavné: meranie teploty kontaktnými a bezkontaktnými metódami. Kontaktné teplomery sú však v mnohých prípadoch príliš pomalé na meranie teploty v reálnom čase, navyše sa meraný objekt môže nachádzať na ťažko dostupnom mieste. Použitie prenosných infračervených pyrometrov vám umožňuje vyhnúť sa týmto problémom. Pyrometre poskytujú okamžité, presné merania a sú mimoriadne jednoduché na používanie. Nedochádza ku kontaktu s horúcimi povrchmi alebo pohyblivými predmetmi. Prakticky neexistuje lepšie, lacné zariadenie na diagnostiku a zachytenie malých problémov skôr, ako sa stanú závažnými.

Princíp činnosti pyrometra (bezkontaktný teplomer) má merať silu tepelného žiarenia vyžarujúceho z objektu hlavne v rozsahu viditeľného svetla a infračerveného žiarenia.

Keďže rozsah ponúkaných prístrojov, zahraničných aj domácich, je veľmi veľký a spravidla prispôsobený na konkrétne účely, pri výbere by ste mali jasne určiť, aký typ pyrometra je potrebný na plánované merania. Stacionárne pyrometre poskytujú veľmi presné výsledky a sú veľmi funkčne bohaté, ale nie sú určené na vykonávanie meraní „za behu“ a „v teréne“. Takéto pyrometre vyžadujú kalibráciu a nastavenie, testovanie na modeloch s čiernym telesom (čierne teleso) a napriek vysokej spoľahlivosti, presnosti a bezchybnosti meraní, ako aj pohodlnosti prezentácie výsledkov je ťažké mať vždy takýto pyrometer. po ruke. Vo výrobných podmienkach sú veľkým pomocníkom kompaktné prenosné teplomery, ktoré umožňujú okamžité získanie hodnôt teploty, a to na prijateľnej úrovni presnosti. Okrem toho pri výbere medzi prenosným a stacionárnym priemyselným pyrometrom hrá dôležitú úlohu cena, ktorá je pri priemyselných zariadeniach oveľa vyššia.

Pozrime sa na hlavné technické charakteristiky pyrometrov , ktorému by ste si pri výbere mali všímať najskôr.

Prvým bodom je teplotný rozsah, ktorého hodnota sa plánuje kontrolovať. Hlavné faktory, ktoré tu zohrávajú úlohu, sú oblasť použitia a úloha merania teploty. Ak je potreba použitia pyrometra obmedzená napríklad na vykonávanie energetických auditov priestorov a iných meraní v podmienkach prostredia, potom bude celkom vyhovujúci teplotný rozsah od -30 do +50 °C. Ak je pyrometer určený na použitie na reguláciu teploty v priemyselných zariadeniach, potom sú potrebné pyrometre, ktoré sú schopné pracovať s teplotami, ktoré sú niekoľkonásobne vyššie ako teploty uvedené vyššie. Od tohto parametra závisia aj náklady na pyrometer.

Druhým bodom, ktorý stojí za to venovať pozornosť, je teplotné rozlíšenie. V skutočnosti ide o presnosť údajov pyrometra, pretože táto hodnota charakterizuje najmenší teplotný rozdiel, ktorý pyrometer vníma. Typicky existuje množstvo vedľajších podmienok, ktoré ovplyvňujú presnosť získaných výsledkov, a stupeň ich vplyvu možno vyjadriť od stotín stupňa až po niekoľko stupňov.

Ryža. 1. Súprava Pyrometer Pro MT-4003

Ryža. 2.

O výber pyrometra Má zmysel študovať taký parameter, ako je indikátor pozorovania. Cena zariadenia do značnej miery závisí od jeho veľkosti. Index pozorovania je pomer priemeru kontrolného bodu prístroja na meranom objekte k vzdialenosti od objektu a označuje sa D:S. Kontrolný bod je minimálny priemer vyžarujúcej plochy, ktorý je potrebný na reguláciu teploty. S pyrometrom s vyšším indexom pozorovania je teda možné merať teplotu objektu menších geometrických rozmerov. Pre presné meranie teploty musí veľkosť objektu presahovať veľkosť kontrolného bodu zariadenia. Napríklad, ak má pyrometer index pozorovania 1:100, znamená to, že vo vzdialenosti 10 m bude kontrolné miesto len 10 cm, vo vzdialenosti 2,5 m - 2,5 cm.

Povinnou charakteristikou všetkých polovodičových zariadení je aj rozsah prevádzkových teplôt. Tento parameter charakterizuje teplotné podmienky, v ktorých môže zariadenie normálne fungovať a zmeny teploty neovplyvnia metrologické vlastnosti zariadenia. Pri výbere pyrometra s prihliadnutím na túto charakteristiku je potrebné vziať do úvahy možnosť kalibrácie zariadenia, ktorá poskytuje možnosť kompenzácie tepelného šoku, ako aj zachovanie presnosti merania v celom rozsahu prevádzkových teplôt pri prudkej zmene. pri okolitej teplote od subjektívne teplej po studenú a naopak.

Okrem všetkých vyššie uvedených charakteristík má zmysel venovať pozornosť podmienkam zobrazovania informácií. Každý moderný pyrometer je spravidla vybavený LCD displejom, na ktorom sa zobrazujú namerané údaje. Pre neperiodické merania to zvyčajne stačí.

Čo sa týka ergonómie moderných diaľkových infračervených teplomerov, takmer všetky majú pohodlný tvar tela a ovládacie prvky. Najbežnejším tvarom tela je pištoľ. Tento dizajn zariadenia je najvhodnejší pre prácu.

Väčšina modelov pyrometrov má tlačidlá ponuky a displej umiestnené smerom k používateľovi – to umožňuje ich ovládanie iba jedným prstom. Spúšť v týchto zariadeniach funguje ako tlačidlo „štart“. Po stlačení sa zvyčajne naskenuje plocha, po uvoľnení sa spustí funkcia podržania údajov na displeji.

V tabuľke sú uvedené technické charakteristiky lacných rozpočtových modelov pyrometrov od štyroch výrobcov: Pro"sKit, AXIOMET, MASTECH a HIOKI rovnakej triedy. Medzi vlastnosti uvažovaných modelov pyrometrov možno zaznamenať nasledovné: Pro"sKit MT -4003 pyrometer (obr. 1) nie je najvhodnejší na obsluhu. Všetky tlačidlá menu sú umiestnené na bočnej strane puzdra. Obsluha jednou rukou bude obtiažna. Ale keďže na paneli je päť tlačidiel a nie tri, ako HIOKI, jednotku teploty je možné zmeniť bez vstupu do ponuky. Ďalším dôležitým rozdielom medzi Pro"sKit MT-4003 a HIOKI a AXIOMET je absencia funkcie na ukladanie získaných meraní do pamäte.

Tabuľka

Technické vlastnosti modelov lacných rozpočtových pyrometrov

technické údaje	HIOKI 3419-20	Súprava Pro" MT-4003	AXIOMET AX-7530	MASTECH MS6530
Funkcia		Infračervený, diaľkový merač teploty	Presné bezdotykové meranie teploty. Meranie teploty pomocou termočlánku typu K (kontaktná metóda)	Presné bezdotykové meranie teploty
Laser	IEC60825-1:1993 + A1:1997 + A2:2001 LASER TRIEDY 2	Laser 2. bezpečnostná trieda, výkon		Laser 2. bezpečnostná trieda, výkon
Rozsah teplôt	-35 až +500 °C	-30 až +550 °C	-32 až +480 °C (pyrometer), -50 až +1370 °C (termočlánok typu K)	-20 až +537 °C
Presnosť	±10 % hodnoty ±2 °C v rozsahu -35 až -0,1 °C ±2 % hodnoty alebo ±2 °C v rozsahu 0 až +500 °C	±(2 °C/4 F) v rozsahu -30 až +100 °C ±2 % z hodnoty v rozsahu od 101 do +550 °C	± 5 °C v rozmedzí -32 až -20 °C ± 1,5 % z hodnoty, ± 2 °C v rozmedzí -20 až +200 °C ± 2,0 % z hodnoty ± 2 °C v rozmedzí 200 až +200 °C +480 °C	±2,5 °C v rozsahu -20 až +50 °C ±1,5 % hodnoty, ±1 °C v rozsahu 50 až +537 °C
Meranie diskrétne	0,1 °C (0,2 F)	0,5/1 °C (automaticky), 1 F	0,1 °C (0,1 F)	0,1 °C (0,1 F)
Pracovná vzdialenosť		Od 60 cm do 30 m		Až 12 m
Spektrálna charakteristika	Od 6 do 14 µm	Od 6 do 14 µm	Od 8 do 14 µm	Od 8 do 14 µm
Pozorovanie	Laser 1 mW (max), červený		Laser 1 mW (trieda 2), červený	Laser 1 mW (trieda 2), červený
Indikátor zameriavania	D:S = 8:1	D:S = 10:1	D:S = 13:1	D:S = 12:1
Tepelná kompenzácia	Od 0,17 do 1,00 s prírastkom po 0,01		Od 0,1 do 1,00 s prírastkom po 0,01	0,95
Doba nepretržitej prevádzky	Približne 55 hodín (mangánová batéria). Približne 80 hodín (alkalická batéria) so zapnutým laserom a vypnutým podsvietením	Približne 9 hodín so zapnutým laserom a podsvietením
Pridané vlastnosti	Zobrazenie max/min hodnôt, funkcia alarmu pri prekročení nastavených limitov, podsvietenie displeja, ukladanie meraní do pamäte (50 hodnôt)	Zobrazenie max/min hodnôt, funkcia alarmu pri prekročení nastavených limitov, podsvietenie displeja	Zobrazenie max/min hodnôt, funkcia alarmu pri prekročení nastavenej teploty, podsvietenie displeja, uloženie až 20 meraní do pamäte	Zobrazenie max/min hodnoty, podsvietenie displeja
Rozmery (Š x V x H)	46 x 172 x 118 mm	42 x 148 x 105 mm	56 x 175 x 118 mm	56 x 190 x 162 mm
Hmotnosť	220 g	157 g (s batériou)	290 g (s batériou)	267 g (s batériou)

Spomedzi všetkých recenzovaných pyrometrov zobrazuje displej AXIOMET AX-7530 (obr. 2) azda najviac parametrov a nastavení súčasne. Koeficient tepelnej emisivity, aktuálna teplota, jednotka merania, indikátor laserového zameriavača, indikátor nabitia batérie plus jeden riadok s parametrami ponuky. V spodnej časti rukoväte pyrometra je konektor na pripojenie kontaktného termočlánku typu K. Pyrometer MASTECH MS 6530 (obr. 3) sa vyznačuje svojimi rozmermi. V porovnaní s inými modelmi je väčší, rukoväť je oveľa dlhšia a displej je oveľa väčší. MASTECH MS 6530 má najskromnejšiu funkčnosť. Toto optické rozlíšenie je najväčšie v pyrometri AXIOMET AX-7530 (13:1) a najmenšie v HIOKI 3419-20 (obr. 4) (8:1).

Z hľadiska ergonómie sú určite lídrami pyrometre AXIOMET AX-7530 a HIOKI 3419-20. V prospech týchto modelov hovoria príjemné farby karosérie, pohodlný tvar a ovládanie.

Po porovnaní infračervených pyrometrov rovnakej triedy je zrejmé, že najdrahší pyrometer je vo svojich technických ukazovateľoch nižší ako lacnejšie modely. To možno vysvetliť triedou zariadenia. Napriek tomu - Japonci! Neexistujú žiadne sťažnosti týkajúce sa jeho výkonu a funkčnosti.

V tejto triede meracích prístrojov je ťažké vysledovať závislosť ceny od technických parametrov. Citeľný rozdiel je viditeľný pri porovnaní s profesionálnymi pyrometrami, ktorých optické rozlíšenie dosahuje 50:1 a rozsah merania dosahuje 1250 °C a je tu možnosť synchronizácie s PC. Ich cena je však niekoľkonásobne vyššia ako náklady na rozpočtové modely.