Пирометр - инфракрасный термометр

При всем разнообразии существующих термометров и датчиков температуры в производстве возникают задачи, которые не под силу современным контактным цифровым термометрам. Оборудование и устройства многих технологических циклов и процессов не позволяют установку контактных датчиков или показывающих приборов для контроля температуры по ряду технических причин, либо установка и монтаж подобных датчиков и приборов затруднена. Ввиду актуальности такой проблемы были разработаны специальные инфракрасные термометры, позволяющие измерять температуру в труднодоступных, горячих, вращающихся или опасных местах.

Первый образец инфракрасного термометра был создан в конце 1988 года. Пирометр (инфракрасный термометр) – прибор для бесконтактного измерения температуры. По области применения инфракрасные термометры классифицируют на 2 типа: стационарные и переносные (портативные). Инфракрасные термометры относятся к группе приборов неразрушающего контроля, что позволяет проводить измерение температур без непосредственного контакта с измеряемой поверхностью, как в случае контактными электронными термометрами. Их использование гарантирует безопасность при диагностике дефектов и мониторинге различных процессов, а также помехоустойчивость в процессе измерения для получения объективных и точных результатов.

Принцип действия инфракрасного пирометра основан на измерении абсолютного значения энергии, излучаемой объектом. Дальность работы пирометра обусловлена его оптическим разрешением, типом прицельного устройства, а также показателем визирования. Для высокотемпературных измерений, которые требуют высокой точности и оптического разрешения, при постоянно меняющейся или неопределенной излучающей способности объекта наиболее рекомендуется использование пирометров спектрального отношения.

Основными параметрами пирометров являются:

1. выбор диапазона температур зависит непосредственно от объекта, контроль температуры которого осуществляется.
2. тип прицельного устройства определяется полностью размерами объектов, температуру которых необходимо определить, а также расстоянием до этих объектов. Контроль температуры малых и значительно удаленных объектов требует дорогих прицельных устройств.
3. тип индикатора определяется условиями эксплуатации, в основном значением температуры, при которой планируется использовать прибор.
4. показатель визирования, по аналогии с типом прицельного устройства выбирается в зависимости от размеров объектов и расстояния до них. Показатель визирования пирометра зависит прямопропорционально от удаленности объекта и обратно-пропорционально от его размеров. Важно также, чтобы при измерении температуры удаленного объекта в поле зрения инфракрасного термометра не попадали посторонние предметы.
5. расстояние до минимального поля зрения – согласно основным оптическим законам, поле зрения пирометра будет увеличиваться пропорционально увеличению расстояния от прибора до объекта, при выборе прибора необходимо учесть расстояние, на котором наиболее часто будут проводиться измерения температуры.

По большому счету любой пирометр является идеальным профессиональным диагностическим инструментом для проведения технического обслуживания, обеспечивающим максимальную точность измерения температуры на любом расстоянии.

Что такое показатель визирования и почему этот параметр ОЧЕНЬ важен?
Показатель визирования полностью определяется оптикой прибора и определяется как угол расхождения лучей. Для получения точного и быстрого результата при измерении температуры, измеряемый объект должен полностью попадать в поле видимости прибора, так как прибор измеряет СРЕДНЮЮ температуру всей поверхности, попадающей в его поле зрения. Поэтому если прибор захватывает кроме самого объекта его окружение, то ошибка при измерении температуры самого объекта может быть очень существенной.
 


Что такое коэффициент теплового излученияи как это влияет на корректное измерение температуры?
Коэффициент теплового излучения определяется как отношение энергии, излучаемой объектом при данной температуре к энергии, излучаемой при данной температуре эталоном - "абсолютно черным тело". Коэффициент теплового излучения черного тела равен 1.0. Все возможные значения коэффициента теплового излучения лежат в диапазоне от 0.0 до 1.0. Большинство современных пирометров имеют возможность установки различных коэффициентов для различных материалов. В основном, чем выше коэффициент теплового излучения образца, тем легче получить точные данные об его температуре при помощи пирометра. Объекты с низким коэффициентом (ниже 0.2) имеют очень большую погрешность при данных измерениях. Некоторые полированные материалы, блестящие поверхности, такие например как алюминий, что измерение их температуры посредством пирометров не всегда возможно.

Пять способов определить коэффициент теплового излучения объекта

1. Нагрейте образец до известной температуры, используя точный контактный температурный , и после этого измеряйте температуру объекта при помощи пирометра. Далее в приборе изменяйте коэффициент теплового излучения пока пирометр не будет показывать корректное значение температуры объекта .
2. Для относительно низкотемпературных измерений (до 200°С), можно применить наклейку с коэффициентом теплового излучения 0.95. Измеряя температуру на наклейке, а потом переходя на поверхность объекта измените коэффициент в приборе, чтобы получить такую же температуру.
3. Для высокотемпературных измерений, необходимо просверлить в объекте дырку, глубиной не менее 6 кратного диаметра отверстия.  Данная дырка приобретает свойства "черного тела" с коэффициентом 1.0. Измеряя температуру в дырке, и потом переходя на поверхность объекта измените коэффициент в приборе, чтобы получить такую же температуру.
4. Если поверхность можно покрасить в черный цвет - сделайте это и далее см. п2.
   
5. Посмотреть таблицу стандартных значений коэффициента теплового излучения для различных материалов.

Таблица коэффициентов теплового излучения для различных материалов
Асфальт 0,90 ~ 0 98
Ткань (черная) 0.98
Бетон 0.94
Человеческая кожа 0.98
Цемент 0.96
Пена 0.75 ~ 0.80
Песок 0.90
Древесный уголь 0.96
Земля 0.92 ~ 0.96
Лак 0.80 ~ 0.95
Вода 0.92 ~ 0.96
Лак (матовый) 0.97
Резина (черная) 0.94
Снег 0.83
Пластмасса 0.85 ~ 0.95
Стекло 0.90 ~ 0.95
Древесина 0.90
Керамика 0.90 ~ 0.94
Бумага 0.70 ~ 0.94
Мрамор 0.94
Окиси хрома 0.81
Гипс 0.80 ~ 0.90
Окиси медные 0.78
Известка 0.89 ~ 0.91
Окиси железа 0.78 ~ 0.82
Кирпич 0.93 ~ 0.96
Текстиль 0.90