єВідновлення
Детский мир
Пирометром – это прибор, позволяющий измерить (оценить) температуру какого-либо объекта на расстоянии, без непосредственного контакта с исследуемым телом. Название происходит от двух греческих слов: «пиро» – жар, огонь и «метр» – измерять. Выпускаются данные приборы для определенных направлений деятельности. Есть медицинские пирометры, промышленные и бытовые (общего назначения). Они могут отличаться размерами, диапазоном измеряемых температур и точностью измерений. Основными преимуществами пирометров является отсутствие контакта с исследуемым объектом и скорость определения температуры. К недостаткам можно отнести наличие большого количества правил для использования устройства, невыполнение которых приводит к существенным ошибкам измерений.
Любая материя с температурой выше абсолютного нуля (≈-273˚С) является источником электромагнитного излучения. Это связано с внутренним строением вещества. Излучаемая энергия может быть разложена на спектр (зависимость интенсивности излучения от длины волны). На протяжении долгих лет научных исследований было установлено, что распределение энергии в спектре подчиняется определенному закону (Стефана-Больцмана) и зависит только от температуры. Без каких-либо поправок этот закон пригоден только для идеального случая, математическая модель абсолютно черного тела (АЧТ). Для реального тела его излучение можно описать подобной формулой, но с учетом отличия обычного материала от АЧТ. Это осуществляется с помощью введения в расчеты коэффициента излучающей способности (тела). Данные коэффициенты экспериментально получены практически для всех материалов, что позволяет очень точно определять температуру с помощью пирометра. Измеряя энергию излучения на определенном участке спектра, пирометр определяет температуру объекта, учитывая значение коэффициента.
Пирометры работают в определенных температурных диапазонах. Усредненное значение диапазонов -50˚С÷ 500˚С и 400˚С÷4000˚С (значения и ширина диапазона зависят от производителя пирометра). Связано это с особенностями распределения энергии в спектре излучения тела, что требует применения разных методов измерения при разных температурах источника. На рисунке ниже схематически изображены кривые распределения энергии излучения в зависимости от длины волны при разных температурах.
У низкотемпературных объектов практически вся излучаемая энергия находится в далекой инфракрасной области спектра. При температурах не выше 300-500˚С интенсивность излучения низкая и на определенном участке спектра прямо пропорционально зависит от температуры источника. Эта особенность используется в работе низкотемпературных пирометров, которые еще могут называться инфракрасными пирометрами или радиометрами.
основным недостатком данного типа устройств является зависимость показаний от расстояния до объекта, при превышении критического расстояния измерения будут неправильными;
преимущество этих устройств – это относительная простота, невысокая стоимость, высокая точность при выполнении требований разработчика прибора.
При измерении высоких температур использовать вышеописанный метод можно, однако ошибка определения температуры будет очень большой. Для работы с высокотемпературными источниками (500˚С и выше) используется спектральный (мультиспектральный) пирометр. Это устройство измеряет интенсивность излучения в нескольких участках спектра (минимум в двух) и, сравнивая полученные результаты, определяет температуру источника. Таким образом, в одном устройстве объединяются не менее двух пирометров. Поэтому цена пирометра, который использует метод спектрального сравнения будет значительно выше. Такие приборы имеют очень высокую точность (до 0,01˚С), их показания не зависят от расстояния до объекта, однако, они плохо «работают» с низкотемпературными телами (ниже 300˚С)
Основными элементами пирометра являются:
корпус;
система электропитания;
оптическая система;
детектор излучения;
блок электроники;
система отображения (дисплей);
устройство визирования (прицеливания);
термопара (возможное дополнение);
Чаще пластиковый. Он предназначен для удобства транспортировки и эксплуатации. На корпусе расположены управляющие элементы и система отображения (обычно дисплей). Выполняет защитную функцию. У специализированных пирометров, использующихся в промышленности и науке, корпус может быть металлическим. При этом сам прибор может состоять из двух частей – измерительный блок и блок управления и обработки.
Для портативных пирометров – это сухие элементы питания (ААА, АА). Промышленные устройства могут оснащаться аккумуляторами большой емкости (для увеличения времени автономной работы), либо питаются от электросети (стационарные приборы).
Состоит из тубуса, в котором монтируется первичная линза (объектив). Она создает конус визирования, как схематически показано на рисунке ниже.
Форма конуса определяет максимальное расстояние измерения в зависимости от размера области измерения температуры. Эту характеристику, для данного прибора, назвали оптическое разрешение или коэффициент визирования. Значение коэффициента показывает во сколько раз расстояние до объекта больше диаметра пятна измерения.
Это ключевая деталь любого пирометра. Детектор принимает излучение, предварительно обрабатывает полученный сигнал и передает результаты для дальнейшей обработки блоку электроники пирометра. Детекторы бывают одноканальными и многоканальными (существуют 2, 3 и 4-х канальные). Одноканальные обычно являются инфракрасными детекторами, многоканальные могут производить измерения, как в инфракрасном, так и в оптическом участке спектра излучения. Каждый канал состоит из соответствующего светофильтра и преобразователя энергии фотона в электрическую энергию. В более точных устройствах может использоваться подсчет фотонов (импульсов). Светофильтры обеспечивают попадание в канал измерения фотонов из определенного участка спектра.
Отвечает за управление прибором, обработку результатов измерения и отправку необходимой информации на систему визуализации. Его конструкция и возможности зависит от типа детектора излучения.
Отображается требуемая информация. Это может быть управляющее меню в процессе настройки режима работы, или результаты измерений.
Существуют два типа нацеливания пирометра на исследуемую область. Это лазерный указатель и оптический прицел (визир). Лазерный указатель может быть одноточечный и многоточечный. Один лазерный луч может указывать центр измеряемого пятна, либо его край. Об этом необходимо прочитать в руководстве по эксплуатации. Несколько лазерных точек обозначают границы области, в которой измеряется температура. Оптический прицел показывает место измерения температуры и должен быть снабжен механизмом компенсации параллакса (смещения) изображения при изменении расстояния.
Может присутствовать в некоторых моделях устройств в качестве опции. Этот элемент используется для дополнительной настройки устройства. Термопара измеряет температуру при контакте с исследуемым материалом. При отличии показаний пирометра и термопары вносятся корректировки, автоматически или вручную. Процесс описывается в руководстве .
При выборе пирометра нужно точно определить круг задач, которые вы будете решать с его помощью.
При выборе пирометра для медицинских целей нельзя даже рассматривать возможность приобретения простого бытового устройства. Медицинский прибор «заточен» для работы с температурами в районе 30-80˚С. Он, конечно же, имеет достаточно точную шкалу для большего значения температур, но в рабочем диапазоне его точность самая высокая.
Мультиспектральные пирометры не способны определять отрицательную температуру. А температуры до 100˚С определяют с очень большой погрешностью . Основная область их применения – производство связанное с высокими (более 500˚С) температурами рабочих процессов.
Особое внимание нужно обратить на диапазон и точность измерения температуры. Приоритетом в данном случае является точность измерения, особенно для той области температур, которая вас интересует (у пирометра может быть несколько значений погрешности, в зависимости от значения температуры).
Система визирования (прицеливания) должна быть обязательно. Цена пирометра может зависеть от реализованной системы прицеливания, но точность измерения сильно зависит от правильного расположения прибора.
Наличие возможности использования термопары пирометром повышает точность работы устройства благодаря возможности корректировать результаты измерений.
Лучше выбирать пирометр с регулируемым коэффициентом излучающей способности объекта. На многих устройствах значение коэффициента фиксировано на значении 0,95 (95% от излучения АЧТ). Это значение справедливо для большинства измерений, однако нередки случаи, когда оно не соответствует действительности. И возможность изменения параметра может быть очень полезна.
Окружающая среда влияет на работу детектора излучений и вносит дополнительную погрешность в результаты измерения. Обратите внимание на то, чтобы в пирометре был реализован механизм компенсации окружающей температуры.
Руководство по эксплуатации пирометра должно быть прочитано до начала использования прибора.
Защитное стекло (или линза объектива) пирометра, за которым находится измерительный элемент, должно быть чистым. Загрязнения изменяют результат. Перед каждым применением прибора это стекло необходимо очистить специальной салфеткой.
В запыленных помещениях возможны большие ошибки измерений температуры, особенно на больших расстояниях.
Объект (или его участок), у которого определяется температура, должен полностью заполнять пятно конуса визирования (на рисунке выше это положение 1 и 2). Для этого расстояние до измеряемой поверхности не должно быть больше размера тела (участка) умноженного на коэффициент визирования.
В противном случае измеренная температура будет ошибочной.
Заказывайте пирометры в интернет-магазине Побудуй. Интернет-магазин. Побудуй – это большой выбор, доступные цены и квалифицированная консультация. Мы посоветуем, какой пирометр подойдет Вам для выполнения нужных измерений температуры. Звоните, пишите в on-line чате. Всегда рады ответить на любые вопросы.
