Иногда крайне необходимо установить температуру объекта, находящегося в различных условиях, но не всегда это можно сделать обычным способом. Объекты могут иметь удалённое расположение, что препятствует возможности касания обычным термометром или установку термодатчика. В этом случае прибегают к помощи пирометра для измерения температуры бесконтактным методом.
Изобретение пирометра
Своим появлением этот прибор обязан физику Питеру ван Мушенбрукту из Нидерландов. Первоначально аппаратом измеряли температуру, а все расчёты выполнялись на основании яркости и цвета тела. Точность была очень приблизительной.
Шестидесятые годы XIX века стали началом развития этого направления в науке и совершенствования самих устройств. Первое время технологии позволяли производить стационарные инфракрасные пирометры. Они применялись исключительно в промышленности и выдавали показания высокой точности.
Первый прототип современного портативного устройства для бесконтактного измерения температуры представила фирма Wahi из США. Это произошло в 1967 году. С появлением новых разработок совершенствовалось само устройство и улучшались его характеристики. От измерения температуры твёрдых тел перешли к её определению у жидкостей. Появились устройства, которые позволяют любому человеку своими руками произвести замеры.
Назначение и сферы применения
Пирометром (бесконтактным инфракрасным термометром) измеряют излучаемые объектом тепловые характеристики в этом диапазоне. Приборы имеют свойство своеобразных детекторов. Благодаря технологиям, с помощью которых работает пирометр, фиксируется температура таких объектов:
- находящихся на значительном удалении или в труднодоступной зоне;
- движущихся целей;
- токоведущих частей без снятия нагрузки;
- процессов с высокой температурой протекания или быстрой её переменой;
- нагрев тонких слоёв.
Широкий спектр возможностей обеспечил большой спрос на такие замеры на теплотехнических предприятиях, где с их помощью фиксируют температуру котлов, бойлеров, турбин, теплотрасс и паропроводов. Электрики пользуются пирометрами для определения нагрева контактных соединений, кабелей, секций шин под напряжением, электродвигателей и подшипников.
На сталелитейных комбинатах с их помощью контролируют температуру прокатных станов и печей. Пирометр входит в снаряжение пожарных караулов.
Принцип работы
Элементарные частицы и атомы, составляющие любое физическое тело, при движении образуют электромагнитные волны. В зависимости от температуры это излучение изменяется. Соответственно, при повышении скорости их перемещения, выделяемое количество теплоты тоже меняется. На этом базируется работа пирометра.
Тело с определённой температурой выделяет в воздух постоянное количество тепла, которое принимает находящийся на расстоянии датчик. Его устройство анализирует эти показатели, преобразует в требуемую систему измерения и выводит на дисплей. Чётко установленные ограничения колебаний электромагнитной волны увеличивают точность вычислений. Обычно эти пределы устанавливают в диапазоне от 0, 5 до 20 микрон.
Технические характеристики
Свои параметры есть у любого прибора. С их помощью определяется вид работы, которую выполняет это устройство. У пирометров отличают несколько основных свойств.
Оптическое разрешение и рабочий диапазон
Так называется отношение величины точки захвата пирометра к расстоянию до объекта. От этой характеристики зависит габарит тела, температуру которого нужно измерить. Оптическое разрешение определяется углом обзора объектива. Большее его значение позволяет расширить площадь вычисления, учитывая дистанцию до цели. Точность показаний обусловлена безошибочным наведением указателя пирометра на нужный предмет. При большем захвате правильность данных уменьшается.
Каждой модели характерен свой показатель разрешения. Его диапазон от 2:1 до 600:1. Максимальное оптическое разрешение у моделей для профессионалов, в быту достаточно показателя 10:1.
Диапазон работы характеризует разбег измеряемых температур. Максимальное число моделей измерит тепловое излучение в пределах от -30 градусов до + 300. Для работы в домашних условиях этого вполне достаточно.
Погрешность и коэффициент излучения
Погрешность указывает на разницу реальной температуры тела и показанной прибором. Она измеряется в процентах и имеет предел отклонения не более 2 процентов в большую или меньшую сторону.
За эталон измерений коэффициента излучения принимают мощность выделения теплоты абсолютно чёрного предмета. Отношение выхода тепла от объекта измерения к эталонному — и есть коэффициент излучения. Так как за образец берётся величина 0,95, то именно на неё и настраиваются все пирометры. При измерении зеркальной поверхности отображаемый результат будет максимально отличаться от реального.
Наибольшую точность наведения обеспечивает лазерный прицел, который определяет границы измерений. Они бывают двух видов:
- Самые точные показания у пирометров с круговым лазерным прицелом. Он позволяет работать с объектами любых габаритов на различных расстояниях. Наводящие устройства с двойным лучом предпочтительны на дальней дистанции. Результаты, замеренные на близлежащих целях, завышаются.
- В самых бюджетных моделях устанавливаются прицелы с одинарным лучом. Наводятся по центру и имеют максимальную погрешность.
Работа с пирометром
Манипуляции по измерению температуры удалённого предмета несложные. Однако, чтобы избежать ошибок в данных, инструкцию прочитать всё же надо. В работу прибор включается кнопкой на рукоятке. Затем раструб наводится на цель с помощью лазерной точки. После этого на экране покажется цифра, означающая температуру измеряемого предмета.
Разновидности приборов
Из-за широкого круга применения создать универсальную модель практически невозможно. Для различных видов измерений имеются такие пирометры:
- Не используя дополнительных приспособлений, снимают показания оптические пирометры. Они работают с одним спектром, сравнивая его с эталоном.
- Вычисление температуры удалённого тела по разнице нескольких спектров, производят цветовые инструменты.
- Наиболее широкий спектр излучения способны охватить радиационные пирометры.
Точность измерений
Любому человеку важно, насколько корректно выполнены замеры. От этого может зависеть безаварийная работа оборудования. В свою очередь, точные данные обусловлены не только характеристиками прибора, но и условиями его использования. Поэтому необходимо знать причины, влияющие на этот показатель:
Так как пирометры являются приборами оптическими, то туманная погода, запылённое состояние окружающей среды или водяной пар снижают уровень сигнала и не способствуют передаче верных значений.- Наблюдаемое тело должно находится в пределах прямой видимости.
- Структура также влияет на правильные данные. Чем она тверже, тем стабильнее излучаемая энергия и точнее измерения.
Выбор устройства для замеров
В промышленных условиях лучше всего работает стационарный прибор. Он имеет большие размеры, поэтому существуют сложности с его перестановкой на новую позицию. Однако именно такой пирометр обеспечивает максимальную точность измерений и может работать сколько угодно долго. Не станет помехой для его функционирования высокая температура или влажность. Прочный корпус предохранит от механических воздействий.
Преимуществом компактных устройств является мобильность. Однако показания их менее точны, чего в принципе достаточно для применения на бытовом уровне.
Для того чтобы выбрать пирометр, нужно уяснить некоторые моменты:
- Для домашнего использования не имеет смысла приобретать прибор с диапазоном измеряемых температур в несколько сотен градусов.
- Для работы в сложных метеорологических условиях аппаратура должна быть надёжно защищена.
- Для измерения температуры движущихся объектов показатель скорости вычислений имеет решающее значение.
- Для снятия показаний с различных дистанций и предметов, имеющих неодинаковую величину, есть модели со сменными объективами.
Кроме собственно замеров, различные модели снабжаются некоторыми дополнительными функциями. Удобство использования повышают такие возможности:
- в тёмное время суток не лишней окажется подсветка;
- для многочисленных измерений у некоторых пирометров есть устройство внутренней памяти, где содержатся результаты прошлых замеров;
- система оповещения помогает обнаружить объект с конкретным уровнем нагрева.
Кроме того, самые современные пирометры имеют возможность подключения к компьютеру или мобильному телефону для передачи данных на расстоянии.
Этот универсальный в применении прибор помогает разобраться во многих сложных ситуациях. Вовремя замеченное повышение температуры позволяет сохранить технику, а во многих случаях и человеческие жизни.
Originally posted 2018-04-18 12:22:17.