Прибор для измерения температуры бесконтактным методом

Для чего нужен пирометр и как измерять температуру бесконтактным методом

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

Что такое пирометр?

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

Область применения

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

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

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:

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.

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

Рабочий диапазон

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

Погрешность

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

Коэффициент излучения

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

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

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

Преимущества и недостатки

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

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

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

Наиболее популярные модели

ЭОП-66

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

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

Кельвин ИКС 4-20

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

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

С-700 «Стандарт»

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

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

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

Приборы для измерения температуры бесконтактным методом в Москве

Измеритель температуры погружной TESTO 106 (комплект)

пирометр INSTRUMAX pIRo-330

DT-8806S, Измеритель температуры, пирометр для измерени.

Пирометр (измеритель температуры) Cem Dt-8865

Бесконтактный инфракрасный медицинский термометр DT-883.

Измеритель температуры погружной TESTO 905-T1

Пирометр — бесконтактный инфракрасный термометр (10:1).

Компактный пирометр для безконтактного измерения темпер.

Бесконтактный инфракрасный термометр пирометр AR360A+

Бесконтактный инфракрасный термометр (пирометр)

Беcконтактный инфракрасный термометр Endever TEMP-04

Инфракрасный пирометр для измерения температуры тела НF.

2-х Канальный прибор измерения температуры с ИК-термоме.

Инфракрасный бесконтактный термометр (пирометр)

Измеритель температуры Cem Dt-810 инфракрасный

Testo 810 — 2-х канальный прибор измерения температуры.

Пирометр (измеритель температуры) Condtrol Ir-t1

Измеритель уровня pH и температуры Testo 206-pH2 (0563.

Бесконтактный инфракрасный термометр пирометр AR360A+

Бесконтактный инфракрасный термометр

Бесконтактный градусник Мегеон 16036

Измеритель температуры погружной TESTO 905-T1

Инфракрасный термометр SENSITEC NF-3101

Бесконтактный инфракрасный термометр для измерения темп.

Поверхностный измеритель температуры Testo 905-T2

Бесконтактный инфракрасный термометр СЕМ DT-8806S

Бесконтактный инфракрасный термометр

AMTAST AMF008A пирометр (12:1 -50

Пирометр (измеритель температуры) Cem Dt8860В инфракрас.

Бесконтактный инфракрасный термометр

Термометр инфракрасный WF-5000 бесконтактный

Измеритель температуры 1-канальный TESTO 925

Компактный пирометр для безконтактного измерения темпер.

Термометр B Well WF-5000 инфракрасный бесконтактный опр.

Пирометр (измеритель температуры) Condtrol Ir-t1

Testo 810 — 2-х канальный прибор измерения температуры.

Бесконтактный термометр СЕМ DT-608

2-х Канальный прибор измерения температуры с ИК-термоме.

Инфракрасный измеритель температуры Мегеон 16400

Бесконтактный инфракрасный термометр СЕМ DT-8806H

Измеритель температуры и влажности воздуха Benetech GM1.

Инфракрасный термометр СЕМ DT-810

Измерители температуры ADA TemPro 700

Беcконтактный инфракрасный термометр Endever TEMP-03

AMTAST AMF001 (портативный анемометр для измерения скор.

Бесконтактный ИК термометр для детей DT-8836

Бесконтактное измерение температуры при эксплуатации электрооборудования

Все электроприборы работают за счет прохождения через них электрического тока, который дополнительно нагревает проводники и оборудование. При этом в нормальном режиме эксплуатации создается баланс между повышением температуры и отводом ее части в окружающую среду.

При нарушениях качества контактов ухудшаются условия прохождения тока и повышается температура, которая может стать причиной неисправности. Поэтому в сложных электротехнических устройствах, особенно на высоковольтном оборудовании предприятий энергетики, осуществляется периодический контроль нагрева токоведущих частей.

Для устройств, находящихся под высоким напряжением, измерения осуществляются бесконтактным методом на безопасном расстоянии.

Принципы дистанционного измерения температуры

У любого физического тела происходит движение атомов и молекул, которое сопровождается излучением электромагнитных волн. Температура объекта влияет на интенсивность этих процессов и о ее величине можно судить по значению теплового потока.

Бесконтактное измерение температуры основано на этом принципе.

Источник обследования с температурой «Т» излучает в окружающее пространство тепловой поток «Ф», который воспринимается тепловым датчиком, удаленным от источника тепла. После него преобразованный внутренней схемой сигнал выдается на информационное табло «И».

Приборы измерения температуры, осуществляющие ее замер по инфракрасному излучению, называют инфракрасными термометрами либо сокращенным названием «пирометры».

Для их точной работы важно правильно определить диапазон измерения на шкале электромагнитных волн, который составляет область примерно 0,5?20 мкм.

Факторы, влияющие на качество измерения

Погрешность пирометров зависит от комплекса факторов:

1. поверхность наблюдаемой площади объекта должна быть в зоне прямого обзора;
2. пыль, туман, пар и другие предметы между тепловым датчиком и источником тепла ослабляют сигнал, как и следы загрязнения на оптике;
3. структура и состояние поверхности исследуемого тела влияют на интенсивность инфракрасного потока и показания измерителя температуры.

Влияние третьего фактора объясняет график изменения коэффициента излучения ? от длины волны.

Он демонстрирует характеристики излучателей черного, серого и цветного оттенков.

Способность инфракрасного излучения Фs черного материала берется за основу сравнения других изделий и принимается равным 1. Коэффициенты всех остальных реальных веществ ФR становятся меньше 1.

На практике пирометры пересчитывают излучение реальных объектов на показатели идеального излучателя.

Также на измерение оказывают влияние:

длина волны инфракрасного спектра, на которой проводится замер;

температура исследуемого вещества.

Как устроен бесконтактный измеритель температуры

По способу вывода информации и ее обработки приборы удаленного контроля нагрева поверхностей подразделяют на:

Условно состав этих приборов поблочно можно представить:

инфракрасным датчиком с оптической системой и зеркальным световодом;

электронной схемой, преобразующей полученный сигнал;

дисплеем, на котором отображается температура;

Поток теплового излучения фокусируется оптической системой и зеркалами направляется на датчик первичного преобразования тепловой энергии в электрический сигнал с величиной напряжения, прямо пропорциональной инфракрасному излучению.

Вторичное преобразование электрического сигнала происходит в электронном устройстве, после которого измерительно-счетный модуль осуществляет вывод информации на дисплей, как правило, в цифровом виде.

На первый взгляд кажется, что пользователю для замера температуры удаленного объекта достаточно:

включить прибор нажатием на кнопку;

навести на исследуемый объект;

Однако, для точного измерения необходимо не только учесть факторы, влияющие на показания, но и правильно выбрать расстояние до объекта, которое определяется оптическим разрешением прибора.

Пирометры обладают различными углами обзора, характеристикой которых для удобства пользователей выбраны соотношения между расстоянием до объекта измерения и площадью охвата контролируемой поверхностью. В качестве примера на картинке приведено соотношение 10:1.

Поскольку эти характеристики прямо пропорциональны между собой, то для точного измерения температуры необходимо не только правильно навести прибор на объект, но и подобрать расстояние для выбора площади измеряемой зоны.

Тогда оптическая система будет обрабатывать тепловой поток от нужной поверхности без учета влияния излучения окружающих предметов.

С этой целью усовершенствованные модели пирометров оснащаются лазерными целеуказателями, которые помогают навести термодатчик на объект и облегчить определение площади контролируемой поверхности. Они могут иметь разные принципы работы и обладать неодинаковой точностью наведения.

Одиночный лазерный луч лишь приблизительно указывает место центра контролируемой зоны и позволяет определить ее границы неточно. Его ось смещена относительно центра оптической системы пирометра. За счет этого вводится погрешность параллакса.

Коаксиальный способ лишен этого недостатка — луч лазера совпадает с оптической осью прибора и точно указывает центр измеряемой площади, но не определяет ее границы.

Указание размеров контролируемого участка предусмотрено в целеуказателе с двойным лазерным лучом . Но при маленьких расстояниях до объекта допускается ошибка, вызванная первоначальным сужением области чувствительности. Этот недостаток сильно проявляется на объективах с короткофокусным расстоянием.

Целеуказатели с кросс-лазером улучшают точность работы пирометров, оснащенных объективами с коротким фокусом.

Одиночный круговой лазерный луч позволяет определить зону контроля, но он тоже обладает параллаксом и завышает показания прибора на коротких дистанциях.

Круговой точный лазерный целеуказатель работает наиболее надежно и лишен всех недостатков предшествующих конструкций.

Пирометры отображают информацию о температуре методом текстово-цифрового вывода на дисплей, которая может дополняться другими сведениями.

Конструкция этих измерительных приборов температуры напоминает устройство пирометров. У них в качестве приемного элемента потока инфракрасного излучения работает гибридная микросхема.

Устройство приемника тепловизора с гибридной микросхемой показано на картинке.

Тепловая чувствительность тепловизоров на основе матричных детекторов позволяет измерять температуру с точностью до 0,1 градуса. Но, такие высокоточные устройства используются в термографах сложных лабораторных стационарных установок.

Все приемы работы с тепловизором выполняются так же, как и с пирометром, но на его экране выводится картинка электротехнического оборудования, представленная уже в переработанном цветовом диапазоне с учетом состояния нагрева всех деталей.

Рядом с термическим изображением размещается шкала перевода цветов в линейку температур.

При сравнении работы пирометра и тепловизора можно увидеть разницу:

пирометр определяет среднюю температуру в контролируемой им области;

тепловизор позволяет оценить нагрев всех составных элементов, расположенных в наблюдаемой им зоне.

Особенности конструкций бесконтактных измерителей температуры

Описанные выше устройства представлены мобильными моделями, позволяющими выполнять последовательные замеры температуры на многих местах работы электрического оборудования:

вводах силовых и измерительных трансформаторов и выключателей;

контактах разъединителей, работающих под нагрузкой;

сборках систем шин и секций высоковольтных распределительных устройств;

в точках соединения проводов воздушных линий электропередач и других местах коммутации силовых цепей.

Однако, в отдельных случаях выполнения технологических операций на электрооборудовании сложные конструкции бесконтактных измерителей температуры не нужны и вполне можно обойтись простыми моделями, установленными стационарно.

В качестве примера можно привести метод измерения сопротивления обмотки ротора генератора при работе с выпрямительной схемой возбуждения. Поскольку в ней наводятся большие переменные составляющие напряжения, то контроль ее нагрева осуществляется постоянно.

Дистанционный замер и отображение температуры у обмотки возбуждения происходит на вращающемся роторе. Термодатчик стационарно располагается в наиболее благоприятной зоне контроля и воспринимает направленные на него тепловые лучи. Сигнал, обработанный внутренней схемой, выводится на устройство отображения информации, которое может быть оборудовано стрелочным указателем и шкалой.

Схемы, работающие по этому принципу, отличаются относительной простотой и надежностью.

В зависимости от назначения пирометры и тепловизоры подразделяют на устройства:

высокотемпературные, предназначенные для измерения сильно нагретых объектов;

низкотемпературные, способные контролировать даже охлаждение деталей при морозе.

Конструкции современных пирометров и тепловизоров могут оборудоваться системами связи и передачи информации через шину RS-232 с удаленными компьютерами.

Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом

Пирометр – это аппарат для определения теплового состояния тел бесконтактным способом. Появились эти приборы в середине 60-х годов ХХ века. Принцип их работы основан на инфракрасном приёмнике, который производит измерения количества тепловой энергии, излучаемой телом, путём построения сравнительных параллелей. Результатом анализа являются величины температуры нагрева или охлаждения объектов исследования. Открытие этого метода позволило расширить диапазон для измерения температур как твёрдых, так и жидких тел.

Пирометры и принцип их работы

Изначально под пиротермометрами (пирометрами) для измерения температуры бесконтактным методом подразумевались приспособления, предназначенные для определения теплового состояния сильно нагретых предметов визуально, по яркости и цвету. Со временем эти приборы претерпели качественные изменения. Появились инфракрасные радиометры, которые могут диагностировать не только высокие, но и достаточно низкие (от 0º С и ниже) температуры. Они определяют мощность излучения тепла объектом в зоне инфракрасных электромагнитных волн и видимого света.

Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом принято классифицировать как:

• оптические – определяют температуру разогретого тела визуально, без вспомогательных устройств, сравнивая его цвет с цветом нити эталона;
• цветовые или мультиспектральные — определяют температуру методом сравнения теплового излучения тела в различных спектрах;
• радиационные – используют пересчитанный показатель мощности теплового излучения для определения температур. Пирометры, производящие измерения в пределах широкой полосы спектральных излучений, называются пирометрами полного излучения.

Тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля, являются источником тепла. Оптические (яркостные) пирометры дистанционно определяют температуру сильно нагретых (до свечения) объектов, ориентируясь на их тепловое излучение в видимой части спектра. Оптическая часть этих приборов состоит из телескопа с объективом и окуляра. Перед окуляром находится красный световой фильтр. Вольфрамовая нить лампочки термометра расположена в фокусе объектива.

Степень нагрева объекта сообщает определённый цвет его излучению, что и даёт возможность диагностировать тепловое состояние объекта путём сравнения цвета его излучения с цветом накала нити в окуляре прибора. Ориентиром для контроля температуры по тепловому излучению принято считать «чёрное тело», которое имеет наибольшую энергию излучения при данной температуре по сравнению с другими телами. Такими пирометрами, в основном, пользуются для измерения температур тел от 300ºС до 6000ºС, хотя для этого метода верхний предел не ограничен.

Принцип действия цветовых (мультиспектральных) пирометров основан на сравнении количества энергии излучения двух узких монохроматических видимых участков спектра. В отличие от оптических, показатели цветовых аппаратов практически не зависят от колебаний коэффициента излучающих возможностей тел, зависящих от их температуры, состава и качества поверхности. Наиболее интересными на сегодняшний день являются цветовые пирометры на фотоэлементах.

Если вас интересует покупка инфракрасных пирометров то советую обратить внимание на компанию Конрад, одного из лидеров измерительной электроники.

Самыми широко используемыми аппаратами в сфере пирометрии являются инфракрасные пирометры или радиометры, в которых взят за основу метод радиационной пирометрии. Они более чувствительны, хотя менее точны, находят все длины волн видимого света. Их технические характеристики определяются:

• оптическим разрешением;
• диапазоном определяемых температур;
• измеряемым разрешением;
• быстротой действия;
• точностью измерений;
• коэффициентом излучения (переменный – фиксированный);
• способом нацеливания (прицел оптический или лазерный).

Чтобы получить точную величину теплового состояния исследуемого объекта, пользователь должен всего лишь навести аппарат на объект и нажать на кнопку. Тепловой луч фокусируется системой при помощи оптики и попадает на первичный термический конвертер. Электрический сигнал, который образуется на выходе, пропорционален температуре исследуемого объекта. Изменённый в электронном преобразователе (вторичном термическом конвертере), этот сигнал обрабатывается измерительно-счётным устройством и подаётся в виде цифрового результата на дисплей.

Измерения могут проводиться на любом расстоянии. Однако не следует забывать о погрешностях, которые могут возникнуть в случае несоответствия прозрачности среды или площади измеряемого пятна. Если диаметр пятна измерительного прибора меньше измеряемого предмета, то расстояние до объекта не влияет на точность измерений. Когда же диаметр пятна превосходит величину объекта, прибор может принимать излучения окружающих предметов, что снижает результативность его температурных показателей.

Визуализация температурных величин может выражаться в текстово-цифровом варианте, когда на дисплей выводятся показатели температуры в градусах, и графическим методом, когда элемент наблюдения виден в разложенном спектре температур (высокой, средней и низкой), выраженных различными цветами.

Бесконтактные пирометры различают по температурному диапазону на низко- и высокотемпературные. Низкотемпературные предназначены для измерения температур тел даже в области отрицательных значений. Высокотемпературные бесконтактные термометры используются в случаях, когда накал сильно нагретых предметов нельзя оценить «на глаз». Их возможности сильно смещены в сторону верхних границ измерений.

Пирометрия в нашей жизни

Современное производство контрольно-измерительных приборов может предложить покупателю пирометры для измерения температуры бесконтактным методом — стационарные и переносные.

Переносные пирометры часто предназначены для работы в тяжёлых промышленных и климатических условиях. Они обладают большим оптическим разрешением, что даёт возможность мониторинга теплового состояния объектов величиной от 5 мм. Пиротермометры переносные могут использоваться в любой промышленной сфере, как для контроля температуры, так и для отслеживания сложных технологических циклов, связанных с определёнными температурными режимами. Как правило, датчики стационарных пиротермометров имеют выход на ПК.

Обычно их применяют:

• в тепловой энергетике;
• в электроэнергетике;
• на железнодорожном транспорте;
• в пожарной безопасности и контроле;
• в лабораторных исследованиях;
• с целью сканирования холодных и горячих точек;
• для контроля температур труднодоступных для человека объектов;
• для определения температур объектов, пребывающих в движении;
• в мониторинге систем кондиционирования, вентиляции и отопления.

Стационарные пирометры предназначены для эксплуатации в крупной промышленности, с целью непрерывного контроля за технологическим процессом в производстве металлов и пластиков. Их устанавливают там, где трудно или невозможно использовать контактные датчики температуры по соображениям безопасности персонала.

Областью их применения являются:

• металлообработка;
• металлургия, сталелитейное производство;
• нефтеперерабатывающая отрасль;
• керамическое и стекольное производство;
• производство цемента.

Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом в теплоэнергетике необходимы для точного и быстрого измерения температур в местах, где неэффективны другие способы измерений.

В электроэнергетике эти аппараты применяют для оценки нагрузки на кабельные линии, трансформаторы, качества теплоизоляции бойлеров, котлов, с целью контроля за пожарной безопасностью. Используют их также для контроля за температурой букс, важных узлов грузовых и пассажирских вагонов на железной дороге.

В металлообрабатывающей промышленности пирометры контролируют температуры прокатных станов, печей.

В строительстве пирометры определяют порывы в теплоизоляционных оболочках на теплотрассах, потери тепла в зданиях.

Способность пирометров реагировать на изменения инфракрасных излучений успешно используется для охраны зданий в датчиках движения.

При грузоперевозках они осуществляют контроль за хранением пищевых продуктов.

Благодаря компактности, удобству в эксплуатации и невысокой стоимости пиротермометры нашли своё место даже в быту. С их помощью можно измерить температуру тела, степень нагрева приготовляемых блюд, кухонной посуды.

Применяются достижения пирометрии и в космонавтике с целью контроля за опытами.

Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом

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

Для этих целей лучше всего применять инфракрасный пирометр.

Пирометр — история происхождения

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

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

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

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

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

Основные признаки

Выделяют три типа приборов по этому критерию:

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

Температурный диапазон и тип исполнения

Пирометр имеет два типа модификаций:

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

Прибор бесконтактный можно классифицировать и по типу назначения:

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

Принцип работы и конструкция прибора пирометра

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

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

Конструкция прибора пирометра следующая:

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

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

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

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

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

Технические характеристики

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

Оптическое разрешение

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

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

Рабочий дизайн

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

Погрешность и коэффициент излучения

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

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

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

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

Как пирометром пользоваться

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

Как правильно определять какую температуру нагрева имеет материал:

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

Модели одноцветные

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

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

Преимущества термопара:

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

Недостатки:

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

Что такое двухцветный пирометр

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

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

Пирометры оптоволоконные и лазерные

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

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

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

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