Для цих цілей краще всього застосовувати інфрачервоний пірометр.
Пірометр - історія походження
Перший пирометр винайшов голландський фізик Пітер ван Мушенбрукт. Такі прилади температуру тел могли вимірювати тільки візуально. А розрахунки основні складалися при обробці інформації про яскравість і зміні кольору розпеченого предмета. Такі показники точними були.
Значно розширилася функціональність таких приладів в даний час. Це дозволяє визначати температуру не тільки предметів нагрітих, а й тих, у яких значення не перевищує 0 градусів.
У 60-ті роки XIX століття почалося вдосконалення цього пристрою. На сьогоднішній день ця галузь успішно розвивається.
Завдяки активним розробкам можна виробляти пірометри для промисловості. Вони оснащені більш високими технічними характеристиками. При освоєнні нанотехнологій з кожним роком розмір обладнання зменшується. Це робить максимально зручним їх застосування.
У 1967 році була розроблена перша портативна модель цього обладнання. Зробила це американська компанія Wahi. Вона є прототипом сучасних інфрачервоних приладів. Роботу обладнання дозволило удосконалити введення нових розробок і технологій. Основний принцип роботи будувався на вимірі теплової енергії, випромінюваної об'єктом. На сьогоднішній день можна дистанційно визначати температурні показники твердих і рідких тіл.
Основні ознаки
Виділяють три типи приладів за цим критерієм:
Кольорові. Це обладнання вимірює температурний режим об'єкта, грунтуючись на його колірному відображенні поверхні в різних спектрах.- Радіаційні. Температура поверхні визначається по потужності теплового випромінювання.
- Яскравості. Показник визначається порівнянням кольору об'єкта і відтінку еталонної нитки.
Температурний діапазон і тип виконання
Пірометр має два типи модифікацій:
- Високотемпературні. Оцінюють тільки предмети нагріті. У таких пристроїв одним з найважливіших параметрів служить гранична вимірювана температура.
- Низькотемпературні. Ними можна вимірювати лише температуру нижче 0 градусів.
Прилад безконтактний можна класифікувати і за типом призначення:
- Пристрої стаціонарні використовуються для високоточних вимірювань. Вони необхідні великим промисловим підприємствам, де постійно слід вести контроль за температурними даними.
- Портативна модель - це кишеньковий вид обладнання. Незамінні в тому випадку, якщо до об'єкта неможливо близько підійти. На них встановлено екран, на якому вказується графічна і текстова інформація.
Принцип роботи і конструкція приладу пирометра
Для того, щоб виміряти температурний режим на поверхні того чи іншого матеріалу, існує безліч приладів різного типу. Ці прилади діляться на контактні або з дистанційним зняттям значень. Пірометри відносять до приладів з дистанційним зняттям показників.
Принцип роботи грунтується на вимірі теплових хвиль, випромінюваних нагрітою поверхнею.
Конструкція приладу пирометра наступна:
- Датчик.
- Кнопка.
- Електронний перетворювач.
- Корпус.
- Вимірювально-рахунковий пристрій.
- Ось видошукача.
- Видошукач.
- Люстерко.
- Оптична система.
Принцип роботи наступний: через розтруб приладу випромінювання потрапляє на датчик пірометричний. У ньому енергія перетворюється з теплової в електричну. Потужність сигналу, залежить від температури поверхні, на якій вона вимірюється - чим більше буде температурний показник, тим потужніше буде сила струму, яка генерується датчиком. За допомогою перетворювача електронного типу отримані результати виводяться на рідкокристалічний екран.
Тепловізори - це одна з різновидів пірометрів. Їх принцип роботи ґрунтується на порівнянні еталонного спектру і спектра теплового випромінювання.
Від об'єктів, які потрапили в об'єктив обладнання, проектується на кольоровий екран картинка теплових хвиль. Величину температури можна визначити по спектральної характеристиці, а також візуально стежити за її градієнтним зміною по всій площі вимірюваного матеріалу.
Практичне застосування тепловізори знайшли і для приватного автономного опалення. За їх допомогою можна в прихованому трубопроводі точно встановити місце протікання.
Технічні характеристики
У інфрачервоного пірометра, як і у будь-якого приладу, є свої технічні характеристики. При виборі тієї чи іншої моделі людина спирається саме на них. Найважливіші з них ми зараз і опишемо більш докладно.
оптичний дозвіл
Цей параметр визначає площа об'єкта, де потрібно виміряти температурний показник. Цей показник повністю залежить від кута об'єктива апарату. Чим більше цей кут, тим площа вимірювання температури буде значнішим. Але при цьому ще враховується і відстань до поверхні вимірювання. Основною умовою точного результату є накладення плями виключно на матеріал поверхні. Значення температурного показника буде неточним при перевищенні площі.
Оптичним дозволом називають величину відносини діаметра плями пристрої до відстані до об'єкта. Воно може коливатися, залежно від моделі приладу, від (2: 1) до (600: 1). Величина (600: 1) відноситься до професійних приладів вимірювання, які застосовуються для того, щоб зняти показники нагріву поверхні матеріалу у важкій промисловості. Для напівпрофесійних і побутових приладів оптимальним показником є величина, рівна (10: 1).
Робочий дизайн
Ця характеристика визначається параметрами пірометричного датчика. Для більшості приладів він коливається в межах від (-30) до (+360) градусів. Практично всі види пірометрів можна застосовувати для побутових цілей з урахуванням того, що максимальна температура в системі опалення може бути (110) градусів.
Похибка і коефіцієнт випромінювання
Ця характеристика в залежності від точності налаштувань приладу вказує ступінь коливань значень температурного режиму. В середньому від нормованого показання допускаються відхилення в межах 2%.
Коефіцієнт випромінювання - це відношення потужності теплового випромінювання при певному температурному показнику до такого ж параметру еталонного тіла, який має абсолютно чорний колір. Для матеріалів неблестящая він становить 0, 9-0, 95. Саме з цієї причини багато обладнання дистанційного вимірювання температурного показника налаштовані на таке число.
Але якщо спробувати ними виміряти, наскільки нагріта поверхня алюмінієва, то на індикаторі значення буде від фактичного відрізнятися значно.
Багато моделей для точності вимірювання обладнані лазерною указкою. Розташовується світлове пляма не в центрі, а позначає оптимальну кордон вимірюваної області.
Як пірометром користуватися
Після того, як ви купите такий прилад для вимірювання температури поверхні, ознайомтеся детально з інструкцією. Незважаючи на те, що правила експлуатації нескладні, до значних спотворень показників температури можуть призвести неправильні дії.
Як правильно визначати яку температуру нагрівання має матеріал:
- Пристрій необхідно включити.
- На вимірювану поверхню направити розтруб.
- Відокремити кордон плями вимірювання за допомогою лазерної указки.
- Після того як активується прилад на дисплеї з'явитися значення температури. Значення можуть замінюватися наступними показниками або записуватися в пам'ять пристрою. Все залежить від обраної моделі.
моделі одноколірні
Одноколірний (інфрачервоний) прилад призначається для визначення тільки однієї теплової хвилі. Вони мають невелику вартість і є хорошим пристроєм портативного типу. Їх принцип роботи простий: потрібно просто пристрій навести на об'єкт і натиснути потрібну кнопку. Перевага його в тому, що виміри можна проводити на будь-якій відстані. У таких пристроях існують деякі обмеження по виміру діаметра плями. А ще вони до забрудненості навколишнього середовища дуже чутливі. Через таких недоліків сфера їх застосування обмежена, так як у вологому або забрудненому приміщенні працювати обладнання буде некоректно.
Інфрачервона термопара є спрощеною різновидом пирометра одноколірного. Його особливістю є відсутність складної електроніки, яка застосовується для посилення вхідного сигналу. Саме така властивість стало його головною перевагою. Термопара працює за простим принципом: випромінюванняперетвориться в нелінійний термопарний сигнал.
Переваги термопара:
- Показник максимальної температури більше інших.
- З вимірювальними приладами наклон.
- Невисока ціна.
недоліки:
- Широкий спектральний діапазон.
- Похибка більше 2%.
Що таке двоколірний пірометр
Такий пристрій з'явилося порівняно недавно. Це модель більш вдосконалена, яка може вимірювати більш двох випромінюваних хвиль. Його перевагою є те, що він може працювати в різних колірних спектрах. Завдяки цим показникам можна застосовувати це обладнання в забруднених місцях, так як наявність сторонніх компонентів (пара, газу, диму та інших) на його роботу не впливають.
Цей пирометр в роботі з показниками чорноти теж незамінний. Він визначить з точністю температуру твердого металу, який переходить в рідкий стан.
Пірометри оптоволоконні і лазерні
Принцип роботи такого обладнання ідентичний приладів традиційним. Відмінністю є наявність оптоволоконного кабелю. З цього кабелю транспортується світловий потік. Така комплектація хороша тим, що можна довільно згинати такий шнур. Завдяки такому якості виміри можна проводити навіть в самих важкодоступних місцях.
Пірометри оптоволоконні знайшли широке застосування в місцях, де підвищений електромагнітне поле, і повністю безсилі традиційні моделі. Вони оснащені фіксованим фокусом. Ці пристрої дозволяють проводити виміри випромінювання теплової енергії з мінімальними діаметром плями 0, 1 міліметр. Але цей фокус обмежує відстань вимірів: для того щоб вимір було точним необхідно дотримуватися зазначену дистанцію в інструкції.
Лазерні приціли на пірометрах були встановлені для того, щоб проводити виміри на великій дистанції. Такі прилади бувають декількох видів:
- Приціли кругові - це найточніші прилади, які ефективно працюють з різним діаметром вимірюваного плями і на будь-яких дистанціях.
- Лазерний пірометр з променем подвійним. Дозволяє визначити місце розташування і розміри вимірюваного об'єкта. Поблизу їм користуватися не рекомендується, так як найчастіше цифри сильно завищені.
- Пірометр лазерний з променем одинарним дозволяє наводити пристрій тільки по центру плями теплової енергії. Зона чутливості, в залежності від моделі обладнання, може мати похибку до 2 сантиметрів. Найчастіше подібний дефект зустрічається в дешевих моделях.