єВідновлення
Дитячий світ
Пірометр – це прилад, що дозволяє виміряти (оцінити) температуру будь-якого об'єкта на відстані, без безпосереднього контакту з тілом, що досліджується. Назва походить від двох грецьких слів: «піро» – жар, вогонь і «метр» – вимірювати. Випускаються дані прилади для різних сфер діяльності. Є медичні пірометри, промислові і побутові (загального призначення). Вони можуть відрізнятися розмірами, діапазоном вимірюваних температур і точністю вимірювань. Основними перевагами пірометрів є відсутність контакту з об'єктом, який досліджується, і швидкість визначення температури. До недоліків можна віднести наявність великої кількості правил під час використання пристрою, невиконання яких призводить до суттєвих помилок вимірювань.
Будь-яка матерія з температурою вище абсолютного нуля (≈-273˚С) є джерелом електромагнітного випромінювання. Це пов'язано з внутрішньою будовою речовини. Енергія, що випромінюється, може бути розкладена на спектр (залежність інтенсивності випромінювання від довжини хвилі). Протягом довгих років наукових досліджень було встановлено, що розподіл енергії в спектрі підпорядковується певному закону (Стефана-Больцмана) і залежить тільки від температури. Без будь-яких змін цей закон придатний тільки для ідеального випадку, математична модель абсолютно чорного тіла (АЧТ). Для реального тіла його випромінювання можна описати подібною формулою, але з урахуванням відмінності звичайного матеріалу від АЧТ. Це здійснюється за допомогою введення в розрахунки коефіцієнта випромінюючої здатності (тіла). Дані коефіцієнти експериментально отримані практично для всіх матеріалів, що дозволяє дуже точно визначати температуру за допомогою пірометра. Після виміру енергії випромінювання на певній ділянці спектра, пірометр визначає температуру об'єкта, враховуючи значення коефіцієнта.
Пірометри працюють в певних температурних діапазонах. Усереднене значення діапазонів -50˚С ÷ 500˚С і 400˚С ÷ 4000˚С (значення і ширина діапазону залежать від виробника пирометра). Пов'язано це з особливостями розподілу енергії в спектрі випромінювання тіла, що вимагає застосування різних методів вимірювання при різних температурах джерела. На малюнку нижче схематично зображені криві розподілу енергії випромінювання в залежності від довжини хвилі при різних температурах.
У низькотемпературних об'єктів практично вся енергія, що випромінюється, знаходиться в далекій інфрачервоній частині спектра. При температурах не вище 300-500˚С інтенсивність випромінювання низька і на певній ділянці спектра прямо пропорційно залежить від температури джерела. Ця особливість використовується в роботі низькотемпературних пірометрів, які інколи називать інфрачервоними пірометрами або радіометрами.
основним недоліком даного типу пристроїв є залежність показань від відстані до об'єкта, при перевищенні критичної відстані, вимірювання будуть неправильними;
перевага цих пристроїв – це відносна простота, невисока вартість, висока точність при виконанні вимог розробника приладу.
При вимірюванні високих температур використовувати попередній метод можна, проте помилка визначення температури буде дуже великий. Для роботи з високотемпературними джерелами (500˚С і вище) використовується спектральний (мультиспектральний) пірометр. Це пристрій вимірює інтенсивність випромінювання в декількох ділянках спектра (мінімум в двох) і, порівнюючи отримані результати, визначає температуру джерела. Таким чином, в одному пристрої об'єднуються не менше двох пірометрів. Тому ціна пирометра, який використовує метод спектрального порівняння буде значно вище. Такі прилади мають дуже високу точність (до 0,01˚С), їх покази не залежать від відстані до об'єкта, однак, вони погано «працюють» з низькими температурами (нижче 300˚С).
Основними елементами пирометра є:
корпус;
система електроживлення;
оптична система;
детектор випромінювання;
блок електроніки;
система відображення (дисплей);
пристрій візування (прицілювання);
термопара (це можливе доповнення);
Найчастіше пластиковий. Він призначений для зручності транспортування і експлуатації. На корпусі розташовані елементи керування і система відображення (зазвичай дисплей). Виконує захисну функцію. У спеціалізованих пірометрів, що використовуються в промисловості і науці, корпус може бути металевим. При цьому сам прилад може складатися з двох частин – вимірювальний блок і блок управління та обробки.
Для портативних пірометрів – це сухі елементи живлення (ААА, АА). Промислові пристрої можуть використовувати акумулятори великої ємності (для збільшення часу автономної роботи), або хивитися від електромережі (стаціонарні прилади).
Складається з тубуса, в якому монтується первинна лінза (об'єктив). Вона створює конус візування, як схематично показано на малюнку нижче.
Форма конуса визначає максимальну відстань вимірювання в залежності від розміру області вимірювання температури. Цю характеристику, для даного приладу, назвали оптична розподільча здатність (не плутати з визначенням розподільчої здатності в фізиці) або коефіцієнт візування. Значення коефіцієнта показує у скільки разів відстань до об'єкта більше діаметра плями вимірювання.
Це ключова деталь будь-якого пірометра. Детектор приймає випромінювання, попередньо обробляє отриманий сигнал і передає результати для подальшої обробки блоку електроніки пірометра. Детектори бувають одноканальними і багатоканальними (існують 2, 3 і 4-х канальні). Одноканальні зазвичай є інфрачервоними детекторами, багатоканальні можуть проводити вимірювання, як в інфрачервоній, так і в оптичній ділянках спектра випромінювання. Кожен канал складається з відповідного світлофільтру і перетворювача енергії фотона в електричну енергію. У більш точних пристроях може використовуватися підрахунок фотонів (імпульсів). Світлофільтри забезпечують потрапляння в канал вимірювання фотонів з певної ділянки спектра.
Відповідає за управління приладом, обробку результатів вимірювання і відправку необхідної інформації на систему візуалізації. Його конструкція і можливості залежить як від типу детектора випромінювання, так і від виробника.
Відображається різноманітна інформація. Це можуть бути пункти меню керування в процесі настройки режиму роботи, або результати вимірювань.
Існують два типи націлювання пірометра на область, що досліджується. Це лазерний покажчик і оптичний приціл (візир). Лазерний покажчик може бути одноточковий і багатоточковий. Один лазерний промінь може вказувати центр плями, яка вимірюється, або її край. Про це необхідно прочитати в інструкції по експлуатації. Кілька лазерних точок позначають межі області, в якій вимірюється температура. Оптичний приціл показує місце вимірювання температури і повинен бути забезпечений механізмом компенсації паралакса (зміщення) зображення при зміні відстані до тіла.
Може бути присутня в деяких моделях пристроїв в якості опції. Цей елемент використовується для додаткової настройки пристрою. Термопара вимірює температуру при контакті з матеріалом, що досліджують. При відміні показників пірометра і термопари вносяться коригування, автоматично або вручну. Таким чином калібрують прилад перед початком вимірювань. Цей процес описується в інструкції.
Під час вибору пірометра потрібно точно визначити коло завдань, які ви будете вирішувати з його допомогою.
Мультиспектральні пірометри не здатні визначати негативну температуру. А температури до 100˚С визначають з дуже великою похибкою. Основна область їх застосування – виробництво, пов’язане з високими (більше 500˚С) температурами робочих процесів.
Особливу увагу потрібно звернути на діапазон і точність вимірювання температури. Пріоритетом в даному випадку є точність вимірювання, особливо для тієї області температур, яка вас цікавить (у пирометра може бути кілька значень похибки, в залежності від значення температури).
Система візування (прицілювання) повинна бути обов'язково. Ціна пірометра може залежати від реалізованої системи прицілювання, але точність вимірювання сильно залежить від правильного розташування приладу.
Наявність можливості використання термопари пірометром підвищує точність роботи пристрою завдяки можливості коригувати результати вимірювань.
Краще вибирати пірометр з регульованим коефіцієнтом випромінюючої здатності об'єкта. На багатьох пристроях значення коефіцієнта фіксоване на величині 0,95 (95% від випромінювання АЧТ). Це значення справедливе для більшості вимірювань, однак досить часто трапляються випадки, коли воно не відповідає дійсності. І можливість зміни параметра може бути дуже корисна.
Навколишнє середовище впливає на роботу детектора випромінювань і вносить додаткову похибку в результати вимірювання. Зверніть увагу на те, щоб в пірометрами був реалізований механізм компенсації навколишньої температури.
Інструкція по експлуатації пірометра має бути прочитаною до початку використання приладу.
Захисне скло (або лінза об'єктива) пірометра, за яким знаходиться вимірювальний елемент, має бути чистим. Забруднення змінюють результат. Перед кожним застосуванням приладу це скло необхідно очистити спеціальною серветкою.
У запилених приміщеннях можливі великі помилки вимірювань температури, особливо на великих відстанях.
Об'єкт (або його ділянка), у якого визначається температура, повинен повністю заповнювати пляму конуса візування (на малюнку вище це положення 1 і 2). Для цього відстань до поверхні, яка вимірюється, не повинна бути більше розміру тіла (ділянки) помноженого на коефіцієнт візування.
В іншому випадку виміряна температура буде помилковою.
Замовляйте пірометри в інтернет-магазині Побудуй. Інтернет магазин. Побудуй - це великий вибір, доступні ціни та кваліфікована консультація. Ми порадимо, який пірометр підійде Вам для виконання потрібних вимірювань температури. Телефонуйте, пишіть в on-line чаті. Завжди раді відповісти на будь-які питання.
