Пирометр. что это такое?

Пирометр. Что это такое?

Пирометр, бесконтактный термометр, инфракрасный термометр, что это, как устроено, из чего сделано, как с этим работать? Давайте разберемся. И разберем один из таких приборов. В роли подопытного будет использоваться пирометр производства BENETECH GM-700. Это один из недорогих пирометров для широкого применения.

Итак, для чего нужен этот прибор? Этот инструмент измеряет температуру поверхности какого-либо предмета без физического контакта с ним на расстоянии. Делает это он достаточно быстро (0,5 сек в основном, как и оговаривает производитель, но иногда измерение может затянуться и до нескольких секунд), что дает ему преимущество перед контактными термометрами, которые подвержены инерционности измерений и зависимостью от теплового контакта с поверхностью. Измерение температуры на расстоянии и без физического контакта является очень удобным и практичным методом измерения температуры. Данные приборы возможно, а иногда и просто незаменимо использовать в промышленности, электрике, электронике, в бытовых задачах. Приведем несколько примеров. В электрике очень часто встречаются такие типы соединений как скрутки, клеммные колодки и другие типы соединения проводов. Качество таких соединений характеризуется надежностью и площадью контакта между соединяемыми проводами под нагрузкой. Если контактное сопротивление будет велико, то скрутка или соединение будет греться и может привести к пожару. Для контроля качества соединения используется метод контроля температуры соединения – если соединение слабое, окислилось или в нем образовался какой-либо дефект, под нагрузкой это соединение из-за высокого контактного сопротивления начнет греться, что и позволяет нам выявить пирометр самым безопасным способом без прикосновения к контактам электропроводки. Если дом неэффективно удерживает тепло в холодное время года, то пирометр позволит быстро определить места утечки тепла на стыках, окнах, дверях и т.д. Причем не будет необходимости лезть в каждый угол, ведь пирометр способен сделать это с расстояния. В электронике часто следствием неправильной работы схемы является нагрев компонентов. Здесь также пирометр способен локализовать проблему и измерить степень нагрева той или иной области схемы. В общем, сфера применения этого измерительного прибора ограничивается фантазией и необходимостью.

Справедливости ради необходимо отметить, что со всеми этими задачами справится намного лучше и нагляднее тепловизор, но это совсем другой уровень приборов и их стоимости.

Почему пирометру удается измерять температуру на расстоянии? Как можно понять из названия прибора, он использует свойство объектов излучать тепловые волны в диапазоне инфракрасного излучения. Данный прибор оснащен датчиком, улавливающим это излучение, и передает на электронную схему, которая на основе получаемых данных высчитывает мощность теплового излучения в единицах измерения тепла – градусы Цельсия или Фаренгейта, как правило.

Для более наглядной демонстрации перейдем к пирометру GM-700 и его разборке. Корпус прибора состоит из пластика, приятного на ощупь. Сначала нужно снять черную крышку с рукоятки, черную крышку спереди и сзади. Крепятся на защелках. Аккуратно отщелкиваем. Два винта откручиваем в области кнопки и оси крышки рукоятки. Теперь разъединить на две половинки мешают только наклейки внутри рукоятки, которые можно разрезать.

Крышка со стороны датчика склеена с лазерным модулем, поэтому стоит быть аккуратным, чтобы не оторвать провода и не нарушить направленность лазера. Крышка со стороны дисплея просто снимается и состоит из стекла, защищающего дисплей и резиновых кнопок.

После разделения корпуса пополам открывается вся начинка прибора. Кнопка с пружинкой (спусковой крючок) нажимает кнопку на печатной плате прибора (такие кнопки используются часто в компьютерных мышках и концевых выключателях).

Не удивительно, но сердцем схемы является черное пятно – микросхема на печатной плате, которая управляет получаемыми данными от датчика температуры и дисплеем с кнопками. Здесь особо не разобраться в тонкостях. Все остальное это лишь необходимая обвязка – стабилизатор напряжения (возле бузера и переключателя единиц измерения), микросхема памяти (в корпусе so-8), резисторы, конденсаторы. Дисплей подключается через резиновые токопроводящие шины. Такой ЖК дисплей без подсветки потребляет очень малый ток, за что очень хорош для использования в портативных устройствах на подобие этого. Подсветка функционально может включаться и выключаться как и лазерный указатель для экономии энергии батарейки – верхняя правая кнопка с соответствующими символами лампочки и точки в треугольнике.

Теперь главный элемент схемы прибора – датчик температуры. Он скрывается в металлической трубке с пластиковыми элементами. Пластиковая трубка состоит из двух половинок и легко достается, внутри нее находится светофильтр, по форме схожий с линзой Френеля, концентрирующей поток ИК излучения на датчике. Внутри пластиковой трубки имеется множество насечек, располагая линзу в которых регулируется фокус для получения оптимальных результатов измерения. Металлическая трубка жестко закреплена без видимого крепежа к печатной плате, на дне которой виден датчик. Датчик похож на популярный MLX90614. Вся эта конструкция для датчика необходима для уменьшения влияния внешних факторов на измерения датчика.

Как видно, прибор устроен достаточно просто. Но пользоваться пирометром в первый раз бывает не совсем просто. Нажать на кнопку и получить результат будет не правильно, так как необходимо учитывать некоторые условия при измерении пирометром.

Чтобы верно измерять температуру при помощи пирометра необходимо следовать правилам:

  • Поверхность объекта измерения должна находиться в прямой видимости.
  • Между объектом и пирометром не должно быть посторонних тел или объектов, в том числе пыль, дым, пар и т.д. Дело в том, что любая преграда будет вносить влияние на измерение температуры, т.к. все объекты имеют ИК излучение. Даже загрязнение линзы пирометра будет вносить искажения в измерения.
  • Расстояние между объектом и пирометром должно быть таким, чтобы в области измерения был только объект, температура которого измеряется, полностью или частично. Этот параметр у пирометров может быть различным и характеризуется как D:S – оптическое разрешение. Это есть отношение расстояния между пирометром и измеряемым объектом (D) к диаметру измеряемой поверхности (S). Чем ближе объект, тем меньше область измерения и ее диаметр и, наоборот, при удалении объекта от пирометра его площадь измерения будет увеличиваться. Таким образом, если площадь измерения будет слишком велика по отношению к объекту, и в области измерения будут присутствовать другие объекты, то результат измерения температуры будет усреднен между температурами всех объектов, входивших в область измерения, что даст заведомо неправильный или неточный результат. Рекомендуется выбирать такое, расстояние до объекта, чтобы область измерения была в 2 раза меньше самого объекта.
  • Необходимо учитывать коэффициент излучения предмета, температура которого измеряется. Различные материалы (вода, железо, кожа) имеют различный коэффициент излучения (отношение энергии теплового излучения «серого тела» согласно Закону Стефана Больцмана, к излучению «абсолютно черного тела» при той же температуре, для более подробного ознакомления можно скачать таблицу в приложениях к статье). Для удобства измерения пирометр GM-700 имеет возможность в настройках задать этот коэффициент, с учетом которого будет отображаться измеренная температура (параметр EMS — emissivity). Для этого при помощи кнопки mode выбираем режим EMS и кнопками со стрелками вверх и вниз настраиваем этот коэффициент. Если не удается правильно измерить температуру блестящих или отполированных предметов, то необходимо на пирометре установить другой коэффициент излучения или наклеить липкую ленту на поверхность или окрасить в черный цвет поверхность объекта. При этом нужно подождать пока краска или лента примет температуру объекта.

Таблица коэффициентов излучения из инструкции к пирометру GM-700 (полная отсканированная версия инструкции в приложениях к статье):

Ну, и напоследок немного о самом пирометре GM-700.

  • Диапазон температур -50..700°C (-58..1292°F)
  • Погрешность 0..700°C (32..1292°F): ±1,5°C(±2,7°F) или ±1,5%, -50..0°C (-58..1292°F): ±3°C (±5°F) (Для оценки брать большее значение)
  • Цена деления 0,1°C или 0,1°F
  • Время отклика 500 мс, 95% откликов
  • Спектральный отклик 8 — 14 мкм
  • Коэффициент излучения 0,10..1,00 настраивается (0,95 предустановленно)
  • Расстояние до пятна измерения D:S 12:1
  • Рабочая температура 0..40°C (32..1292°F)
  • Рабочая влажность 10..95% относительной влажности без конденсации, до 30°C (86°F)
  • Питание батарейки на 9 В, щелочные или никель-кадмиевые
  • Типичный срок службы батарейки (щелочные) модели без лазера: 22 часа, модели с лазером: 12 часов
  • Вес 222 г
  • Размеры 111 x 50 x 172 мм

При нажатии кнопки mode на экране последовательно сменяются режимы работы MAX-MIN-DIF-AVG-HAL-LAL-STO-EMS (если режим не отображается, значит, сейчас устройство работает в главном режиме). Для выбора конкретного режима нажмите кнопку set.

  • MAX: измерение максимальной температуры
  • MIN: измерение минимальной температуры
  • DIF: При нажатии кнопки set прибор вычисляет и отображает разницу температуры относительно предыдущего измерения.
  • AVG: измерение средней температуры
  • HAL: настройка сигнализации о высокой температуре — при выбранном режиме HAL нажимайте кнопки со стрелками вверх или вниз, чтобы установить температуру срабатывания датчика слишком высокой температуры, по окончании подтвердите значение, нажав кнопку set. Если измеренная температура больше заданной, на экране отображается значок HI и пирометр запищит.
  • LAL: настройка сигнализации о низкой температуре — при выбранном режиме HAL нажимайте кнопки со стрелками вверх или вниз, чтобы установить температуру срабатывания датчика слишком низкой температуры, по окончании подтвердите значение, нажав кнопку set. Если измеренная температура ниже заданной, на экране отображается значок LOW и пирометр запищит.
  • STO: хранение данных — если выбран режим STO, при нажатии кнопки set на экране отображается символ DATA. После считывания показаний температуры, нажмите кнопку sto cal, чтобы запомнить это значение, затем кнопку со знаком подсветки — показывается содержимое памяти устройства. Устройство поддерживает 12 ячеек памяти. Чтобы в режиме обычного измерения посмотреть данные, записанные в память, нажмите кнопку sto cal. Для удаления всех значений из памяти удерживайте кнопку sto cal в течение 3 секунд.
  • EMS: Установка коэффициента излучения — нажимайте кнопки со стрелками вверх или вниз для установки значения коэффициента, кнопка set записывает введенное значение и возвращает устройство в основной режим.

Результаты измерения пирометром различных объектов (продукты на нижней полке морозильника, продукты на верхней полке морозильника, батарея отопления, кипящая вода):

Реальная погрешность измерений составила около 2-3% (возможно в силу механического вмешательства при разборке или других факторов, таких как пар от кипящей воды, например).

Как правильно выбрать пирометр?

Содержание:

  1. 1. Где нужны измерения пирометра?
  2. 2. Виды пирометров
  3. 3. Какие бывают дополнительные функции?

Согласитесь, приятно заходить в теплую квартиру или дом с морозной улицы. Не только тело, но и душа отдыхает и прогревается в уютной домашней атмосфере. К сожалению, не во всех домах нашей страны стабильно поддерживается тепло.

В среднем по России утечки и неучтенные расходы воды в системах водоснабжения составляют порядка 15%, а это более 8,3 млрд.руб. Прогноз неутешительный, а ведь этих потерь можно было бы избежать, если бы причина аварий на трубопроводах была вовремя и правильно обнаружена. Именно для этих целей на современных предприятиях все чаще используются устройства для диагностики тепловых сетей — пирометры.

Устройства востребованы не только в сугубо профессиональной сфере, но у среди обычных граждан – они нужны в квартире (особенно угловых или расположенных на первом или последнем этажах), в недавно построенном частном доме, где из-за оседания дерева могут возникать щели в потолке, полу, стенах, установленных стеклопакетах и прочее. Это может привести не только к дискомфорту, но и к заболеваниям. С пирометром можно быстро обнаружить подобные зазоры и устранить их. Вовремя проведенный мини-ремонт избавит от масштабных работ и, соответственно, от больших затрат.

Если Вы заботитесь о благополучной обстановке в доме и о здоровье близких, необходимо выбрать оптимально подходящий пирометр. Как это сделать, будет рассказано дальше.

Читайте также  Переделка atx в лабораторный бп

Где нужны измерения пирометра?

На производственных предприятиях для контроля за механизмами и узлами машин потребуется стационарное оборудование. Оно очень точное. Диапазон температур составляет от — 50 до 2000°С. Сигнал улавливается очень быстро, поэтому в случае неисправности, станок можно быстро остановить. Таким образом, на производстве аварии или выпуск бракованных изделий будут происходить намного реже.

В сфере ЖКХ для определения утечек тепла нужно исследовать электрические провода, газопроводы, вентиляционные каналы в нескольких местах, соответственно, специалисту требуется перемещаться. Именно поэтому целесообразно в этом случае использовать портативное устройство. Такие приборы охватывают диапазон температур от -20 до 380 °С и считаются низкотемпературными. При этом они очень легкие и компактные, их удобно переносить в специальном кейсе или даже в кармане.

Стационарные устройства абсолютно точные, а вот портативные имеют погрешность от 0,75 до 3 градусов, но этого вполне достаточно для нелабораторной сферы. Мобильные приборы стоят значительно дешевле стационарных в силу исполнения и своих характеристик. Более подробная информация об этих видах пирометров представлена в таблице.

Изготавливаются из нержавеющей стали (соответственно, и вес устройства составляет не менее 1 кг). Благодаря прочному материалу, его можно устанавливать в помещениях, где влажность или температура воздуха повышены (до 80°С). Если прибор находится, например, рядом со станком, в процессе работы которого может образовываться пыль, стружка, это не повлияет на точность измерений.

Стационарный пирометр подключается к электросети и предназначен для непрерывной работы.

Техника выполнена из высокопрочного пластика. Приборы сохраняют точность замеров даже в неблагоприятных погодных условиях и исправно работают в диапазоне температур от 0 до 40 °С.

Вес устройств небольшой — от 30 до 450 грамм. Они не занимают много места, поэтому их очень удобно переносить.

Портативные пирометры работают от аккумуляторных или щелочных батареек, поэтому время их работы ограничено. Обычно оно составляет 15-18 часов в зависимости от модели и количества сделанных замеров.

Виды пирометров

Перед покупкой пирометра, стационарного или портативного, следует точно представлять, с чем придется работать. Именно от этого будет зависеть, какой принцип работы и, соответственно, вид пирометра подойдет наилучшим образом.

Если предполагается исследовать, например, состояние водопроводной трубы или теплоизоляцию на стенах здания, то есть радиус охватываемого пятна будет достаточно большой, следует обратить внимание на инфракрасные устройства. Они отличаются тем, что оснащены дисплеем с цветным схематичным изображением поверхности в инфракрасном излучении (обычно данные об измерениях выводятся на экран в виде цифр).

Различаются модели с одноцветным и двухцветным изображением. Стоит отметить, что первые не подойдут для использования на предприятиях или строительных площадках, потому что точность измерений может ухудшиться от пыли. Не нужно их также применять для измерения температуры материала, который во время работы меняет свое агрегатное состояние (например, при разливке металла). В подобных условиях лучше воспользоваться двух- или трехцветными пирометрами. Они замеряют соотношение нескольких волн в разных цветовых спектрах и дают точные результаты, несмотря на присутствие в воздухе пыли, дыма или наличие препятствий (например, непрозрачному стеклу).

При выборе инфракрасного пирометра стоит также обратить внимание на длину волны. Эта информация указывается в карточке товара. Если длина волны от 6 до 14 микрон, тогда устройство предназначается для работы с камнем, землей, деревом, резиной, кабелем и тд. (такие приборы представлены в нашем магазине: ADA TemPro 1600 А00128). Если данный показатель превышает 14 микрон, оборудование применяется для диагностики металлов и более прочных материалов.

Совет: отражающие поверхности излучают короткие ИК волны, а неотражающие — длинные. Кроме того, при нагреве материал излучает более короткие ИК волны, поэтому если есть вероятность, что объект исследования имеет зеркальный эффект и может нагреваться, нужно выбирать пирометр, способный улавливать короткие лучи.

Для работы с мелкими предметами или определенными зонами (двигатель автомобиля, части конвектора или углы между стенами), стоит выбрать инфракрасные пирометры с лазерным излучением. Они направляют луч в определенную точку, поэтому определяют температуру более локально. Приобретая такую технику, стоит помнить, что во время работы при дневном свете луч может быть плохо различим. В этом случае нужно воспользоваться пластиковыми очками, например, красного или темного цвета. Стоит отметить, что радиус наведения может быть разным в зависимости от формы прицела. Выделяют два вида прицела.

  • Точечные могут быть с одним или двумя лазерами. Если лазер один, на поверхности при наведении появляется одна небольшая точка. Такие устройства применяются при работе с большими расстояниями (до 20-30 метров). Если прибор оснащен двумя лазерами, при наведении нужная точка окажется на пересечении этих двух лучей. Такие приборы рекомендуется применять при необходимости точного определения цели. Оборудование такого формата представлено в нашем интернет-магазине: Testo 830-T3 может определять температуру даже пятнышка в 2 мм.
  • Техника с круглым прицелом предназначена для работы на небольшом расстоянии — до 7 метров. При наведении на предмет отражается мишень круглой формы. Таким образом удобно контролировать соответствие радиуса излучаемого пятна площади диагностируемого предмета. Если такой вариант исполнения Вас заинтересовал, предлагаем обратить внимание на модель пирометра Bosch PTD 1 0603683020.

Рассматривая представленный ассортимент, стоит также учитывать внешнее исполнение и вес устройства. Особенно это важно для тех, кто приобретает прибор для профессионального использования. Форма пирометра может быть различной — прямоугольной, круглой. Очень часто производители выбирают форму в виде пистолета, считая ее наиболее удобной. И с этим сложно поспорить, ведь при обхвате она повторяет форму руки. Очень часто рукоятка имеет резиновые накладки, чтобы избежать возможности выскальзывания во время работы, например, в дождь.

Если же Вы находитесь в поисках максимально компактного прибора, предлагаем присмотреться к модели техники X-Line pIRo-pocket Х00104. Пирометр можно положить в карман куртки или повесить на пояс в специальном чехле. Таким образом, устройство всегда находится под рукой и не мешает.

Какие бывают дополнительные функции?

В зависимости от сферы применения пирометра, определяют целесообразность покупки: простую модель или с набором дополнительных свойств. В любом случае стоит о них упомянуть:

  • Подсветка дисплея (Bosch PTD 1 0603683020, ADA TemPro 1600 А00128). Этой функцией обладают практически все приборы и это обоснованно. Даже во время работы при плохой видимости данные хорошо различимы.
  • Встроенная память (ADA TemPro 1600 А00128). В зависимости от модели техники можно сохранять до 10 измерений. Это очень удобно, потому что информацию не нужно записывать в блокнот.
  • Подключение к компьютеру через USB-порт. Показания можно сохранить в компьютере, чтобы потом использовать в анализе работы или составлении отчета.
  • Определение максимального/минимального значения, вычисление разницы между показаниями, усредненной температуры (ADA TemPro 1600 А00128). Эти функции пригодятся, если планируется производить сложную диагностику работы механизма.
  • Удержание полученного показания на экране (Testo 830-T3). Работать с таким прибором удобно, потому что после того, как сделан замер, показания не исчезнут, а будут видны, пока человек не активирует другую программу.

Эти параметры нужно учитывать при выборе, потому что с ними даже очень сложные замеры Вы выполните просто, быстро и с удовольствием. Подробная информация о характеристиках и возможностях прибора указана в инструкции к товару, поэтому перед покупкой обязательно ознакомьтесь с ней. Зная все самые важные особенности разных моделей техники, Вам легко будет остановиться на самой подходящей.

Не сомневайтесь в том, что использование инструмента на практике не составит труда, и представьте, каких затрат можно избежать, имея такого помощника. С пирометром удастся своевременно обнаружить «слабое» место в двигателе автомобиля, в домашней котельной или на кровле. Таким образом, не потребуется покупать новый «движок» (достаточно дорогостоящий), котел не выйдет из строя, потому что вовремя будет поменян шланг, обои на стене комнаты не нужно будет переклеивать из-за влажности. Знакома хотя бы одна из этих причин? Тогда не медлите с оформлением заказа через интернет-магазин «ВсеИнструменты.ру»! После завершения процедуры оплаты покупка будет доставлена в кратчайшие сроки и Вы сразу же сможете приступить к запланированной диагностике температуры.

Пирометр – что это? Описание принципа работы и правила эксплуатации

Дистанционное измерение температуры необходимо не только при контроле производственных процессов, но и является частью процесса наладки автономного отопления. После просчета удельной мощности нагревательных приборов и их монтажа необходимо проверить фактические температурные показатели. Лучше всего для этого применять инфракрасные пирометры.

  1. Конструкция и принцип работы
  2. Технические характеристики
  3. Оптическое разрешение
  4. Рабочий диапазон
  5. Погрешность
  6. Коэффициент излучения
  7. Как пользоваться

Конструкция и принцип работы

Для измерения температуры поверхности материалов есть множество типов приборов. По своему применению они различаются на контактные и с дистанционным снятием показаний. Пирометры относятся к последнему классу устройств.

Принцип их работы основан на измерении тепловых волн, которые излучает нагретая поверхность. Общая схема устройства показана ниже:

Излучение попадает через раструб прибора на пирометрический датчик. В нем тепловая энергия преобразовывается в электрическую. Мощность получаемого сигнала зависит от температуры измеряемой поверхности – чем она выше, тем большая сила тока будет генерироваться датчиком. С помощью электронного преобразователя исходные данные выводятся на жидкокристаллический дисплей.

Есть еще одна разновидность пирометров – так называемые тепловизоры. Принцип их работы основан на сравнении спектра теплового излучения с эталонным.

На цветной экран проецируется картинка тепловых волн от объектов, попавших в объектив устройства. По спектральной характеристике можно определить величину температуры и визуально наблюдать ее градиентное изменение на площади измеряемого материала. Тепловизоры нашли практическое применение и для автономного частного отопления. С их помощью можно точно определить место протечки в скрытом трубопроводе.

Технические характеристики

Как и любой прибор измерения, работа инфракрасного пирометра характеризуется определенными параметрами. Выбор определенной модели осуществляется по их значениям. Рассмотрим самые важные из них.

Оптическое разрешение

Он определяет площадь объекта, на поверхности которого измеряется температура. Он напрямую зависит от угла объектива устройства. Чем он больше, тем значительнее будет площадь измерения температуры. При этом учитывается расстояние до объекта.

Главным условием проведения точного измерения является наложение пятна только на материал поверхности. В случае превышения площади значение температуры будет неточным. Оптическое разрешение – это величина отношения диаметра пятна прибора к расстоянию до объекта. В зависимости от модели оно может быть равным от 2:1 до 600:1. Последнее относится к классу профессиональных устройств, применяемых для снятия показаний нагрева поверхности в тяжелой промышленности. Для бытовых и полупрофессиональных пирометров оптимальный показатель равен 10:1.

Рабочий диапазон

Определяется параметрами пирометрического датчика. В большинстве случаев он составляет от -30°С до 360°С. Учитывая, что теплоноситель в системе отопления может иметь максимальную температуру до 110°С, для бытовых целей можно применять практически все виды пирометров.

Погрешность

Указывает степень колебаний значений температуры в зависимости от точности настроек устройства. В среднем допускаются отклонения около 2% от нормированного показания.

Коэффициент излучения

Это отношение мощности температурного излучения при текущей температуре к такому же параметру эталонного абсолютно черного тела. Для неблестящих материалов он составляет 0,9-0,95. Поэтому большинство устройств дистанционного измерения температуры настроены именно на это значение. Однако, если попытаться ими измерить степень нагрева поверхности блестящего алюминия, то значение на индикаторе будет значительно отличаться от фактического.

[box type=”success” ]Для точности измерения многие модели оборудуются лазерной указкой. Световое пятно располагается не в центре, а указывает оптимальную границу области измерения.[/box][ads1]

Как пользоваться

После приобретения прибора необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией. Несмотря на несложные правила эксплуатации, неправильные действия могут привести к значительным искажениям температурных значений. Порядок измерения степени нагрева материала с помощью пирометра:

Читайте также  Двухканальный usb осциллограф на stm32 - miniscope v2c
[checklist]

  • Включить устройство.
  • Направить раструб на измеряемую поверхность.
  • С помощью лазерной указки определить границу пятна измерения.
  • После активации на экране появятся значения температур. В зависимости от модели они могут быть записаны в память устройства или будут заменены значениями следующих измерений.[/checklist]

Как видно, на практике пирометром может пользоваться каждый. Поэтому он становится обязательным прибором измерения для работников компаний, занимающихся проектированием и монтажом автономных систем отопления.

Пирометр — что это такое?

Испокон веков люди измеряли температуру. Казалось бы, нет ни чего проще, однако при более детальном рассмотрении этот вопрос сразу обрастает все новыми и новыми сложностями. Первобытному человеку, наверное, было достаточно измерение температуры по принципу холодно-тепло и в зависимости от этого, он надевал либо набедренную повязку, либо шкуру убитого накануне медведя! Но времена меняются, и такого рода измерение уже не устраивает, а точности измерения становится не достаточно.

Появились разного вида термометры, которые позволяли достаточно точно измерять температуру. Но и они не всегда были удобны, так как для измерения термометром необходим контакт измерительного зонда с объектом измерения. А как быть если необходимо измерить температуру в точке, до которой очень трудно добраться? А если точка находится в агрессивной среде? А если объект находится в постоянном движении?

В общих чертах была поставлена задача и инженерная мысль начала поиск решения этой проблемы. Так, во второй половине прошлого века появились первые пирометры. Первый пирометр был разработан и выпущен в 1967 году американской компанией WAHL.

Компания смогла на основе важнейших физических открытий в этой области начать массовое производство пирометров с высокими потребительскими характеристиками и все это смогли спрятать в маленький корпус. Новый принцип измерения заключался в построения сравнительных параллелей, когда вывод о температуре тела производился на основе данных инфракрасного приемника, определяющего количество излучаемой телом тепловой энергии. Такой метод измерения позволил существенно расширить границы измерения температуры твердых и жидких тел в самых труднодоступных местах. Пирометры прочно заняли свое место в линейке приборов для определения температуры!

Строго говоря, пирометр — это прибор который бесконтактно производит измерение температуры разного рода тел и сред на основе измерения мощности теплового излучения объектов измерения в диапазоне инфракрасного излучения, а также в области видимого света.

Исходя из этого, можно определить основные характеристики пирометров — это оптическое разрешение и настройка степени черноты тела. Оптическое разрешение или как его еще называют Показатель визирования это отношение диаметра пятна визирования на поверхности объекта, измерение температуры ( излучения) с которого регистрируется пирометром к расстоянию до объекта. Это можно представить себе так — конусный луч фонарика освещает поверхность и чем дальше поверхность тем большее пятно засвечивается то есть с увеличением расстояния до измеряемого объекта большая поверхность измеряется.

Но как быть когда необходимо измерить очень маленький объект в окружении других объектов, имеюoих разные температуры? Ответ прост — коэффициент визирования (оптическое разрешение пирометра) должен быть максимальным (то есть, конус «фонарика» должен быть очень узким в предельном значении — луча). Это достигается использованием качественной оптики или проще говоря объективом пирометра, при этом стоимость одинаковых пирометров с разными объективами (коэффициентами визирования) может отличаться в десятки раз! Для точности визирования современные пирометры имеют лазерный указатель, который будет показывать центр измерительного пятна.

Ни в коем случае нельзя эту точку воспринимать как область измерения температуры — в зависимости от оптического разрешения область измерения будет кругом, с центром в точке от лазерного луча, с диаметром от 1 сантиметра до 1 метра! Степень черноты тела или как его называю иначе коэффициент излучения характеризует прежде всего свойства поверхности объекта измеряемую пирометром. Этот показатель определяется как отношение энергии, излучаемой данной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Он может принимать значения от 0,1 до значений, близких к 1.

Для примера: если для окисленной стальной поверхности коэффициент составляет примерно 0,85, то для полированной стали он снижается до 0,075. Это один из основных факторов, которые влияют на точность показаний иными словами — не может быть произведен замер температуры с большой точностью, без корректировки пирометра, для конкретного объекта. Но это необходимо делать только в том случае, когда нам необходимо получить очень точные показатели измерений.

В повседневной жизни для измерения температуры погрешность вносимая коэффициентом излучения, соизмерима и укладывается в общую погрешность, при этом необходимо учитывать «однородность» измеряемых пирометром объектов то есть с одинаковы коэффициентом излучения или же в определенном диапазоне.

Все пирометры можно разделить по следующим категориям или признакам:

  • По принципу измерения пирометры бывают яркостные пирометры позволяющие определять температуру объекта путем сравнения цвета с эталоном.
    Радиационные пирометры измеряющие температуру объекта посредством пересчета мощности теплового излучения. Цветовые пирометры позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах.
  • По температурному диапазону:
    Низкотемпературные. Пирометры этого типа способны определять отрицательные температуры, при этом диапазон положительных температур может быть достаточно большим.
    Высокотемпературные. Пирометры работают в диапазоне высоких температур и не способны производить замеры объектов с отрицательной температурой.
  • По способу эксплуатации:
    Переносные пирометры предназначенные для эксплуатации в полевых условиях. Они имеют малый вес, дисплей отображения показателей, автономное питание. Предназначены для очень широкого круга задач по измерению температуры. Могут иметь внутреннюю память и подключаться к компьютеру для передачи данных.
    Стационарные пирометры предназначены для выполнения чаше всего постоянного замера в конкретной точке. Обладают повышенной точностью и как правило не имеют своего дисплея, а передают данные на компьютер или пульт управления Способны работать при неблагоприятных условиях окружающей среды. Чаще всего применяются при необходимости замеров на промышленных предприятиях. Имеют большие размеры и вес.

Область применения пирометров очень велика, и они все сильнее теснят традиционные приборы для измерения температуры. Но все таки основная задача пирометров это измерение температуры в труднодоступных местах и в местах с агрессивными средами, а также объекты которые находятся в постоянном движении или расположены в электро или пожароопасных местах.

В настоящее время предложений по продаже пирометров очень много и здесь главное не ошибиться в выборе производителя. Пирометры, которые предлагаем мы, выпущены на промышленном государственном предприятии Китая, заводе по производству электронных приборов и компонентов CEM, SHENZHEN EVERBEST MACHINERY INDUSTRY CO., LTD.

Государственное предприятие «СЕМ» принадлежит к категории предприятий имеющих высшую оценку экспертов по качеству выпускаемой продукции. Этому предприятию предлагают свои заказы для производства многие ведущие фирмы, специализирующиеся на разработке измерительной техники. В линейке пирометров, представленных фирмой «СЕМ» насчитывается десятки пирометров, которые обеспечивают все диапазоны измерения температуры.

При выборе пирометра следует обратить внимание на следующие особенности и характеристики:

  • Диапазон измеряемой температуры. Разные модели инфракрасных пирометров способны показывать температуру объектов от отрицателных до высоких температур, лучше выбирать пирометр уже зная какой диапазон температур вам нужен
  • Оптическое разрешение. еще называют показателем визирования. Оптическое разрешение пирометра определяется отношением диаметра так называемого пятна на поверхности объекта, излучение с которого регистрируется пирометром к расстоянию до объекта. Чтобы понять какое оптическое разрешение пирометра вам нужно, необходимо знать где будет применяться прибор. Если нужно или возможно измерять температуру объекта с небольшого расстояния(10-30см) и площадь предмета будет достаточно большой(от 3см2), то подойдут инфракрасные термометры с небольшим оптическим разрешением например 8:1 вряд ли подойдет. Если требуется измерять температуру с растояния в несколько метров, то следует выбирать пирометр с высоким оптическим разрешением, так что бы пятно измерения не выходило за пределы объекта например 50:1.
  • Ниже изображен рисунок пирометра и его пятно измерения температуры на разном расстоянии, как выбрать пирометр:

  • Погрешность. Выбирается пирометр в зависимости от того с какой точностью вам нужно измерить температуру объекта с помощью бесконтактного термометра
  • Излучаемость (коэфициент излучения). Коэффициент излучения (называемый иногда «степень черноты») характеризует способность поверхности тела излучать инфракрасную энергию. Этот коэффициент определяется как отношение энергии, излучаемой конкретной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Коэффициент излучения пирометра может принимать значения от очень малых, ниже 0,1 до близких к 1. В недорогих моделях пирометров он как правило фиксированный(усредненный 0,95), если вы измеряете температуру объекта у которого степень черноты отличается от 0,95 то пирометр с фиксированным коэфициэнтом будет измерять с большей погрешностью. В более дорогих моделях есть возможность устанавливать для каждого объекта свой коэффициент излучения. Неправильный выбор коэффициента излучения — основной источник погрешности для всех пирометрических методов измерения температуры.
  • Контактный датчик температуры (термопара). У более дорогих моделях в комплекте идет термопара с помощь которой можно откалибровать пирометр для каждого объекта, путем вычисления коэфициента излучения.
  • Лазерный целеуказатель. Практически во всех моделях пирометров есть лазерный целеуказатель, он упрощает наведение инфракрасного термометра на цель В профессиональгных моделях пирометров встроен двойной лазерный целеуказатель, при наведении на объект когда два лазерных луча сходятся в одной точке достигаестся оптимальное расстояние до объекта.
  • Возможность записи видео и фото. Модели пирометров с возможностью при измерении температуры одновременной записи видео измеряемого объекта, эта функция удобна при анализе данных температуры объекта.
  • Передача данных на ПК. Модели имеющие интерфейс USB для передачи данных на ПК и последующего анализа
  • Регистрация и удержание данных на дисплее. Возможность пирометров регисрировать максимум и минимум при измерении температуры, а также удерживвать показания после измерения.
  • 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:

    • Инфракрасные;
    • Оптические.

    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).

    Читайте также  Tft дисплей 3.2 с открытым исходным кодом

    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.

    Пирометр. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать

    Чтобы измерить температуру бесконтактным методом, используется пирометр, в народе его еще называют инфракрасный термометр. Это высокоточное оборудования позволяет измерять температуру, находясь в нескольких метрах от объекта.

    Сейчас такое оборудование используется не только в промышленности, энергетики, медицине и других областях, есть и бытовые аппараты. Стоимость мобильных приборов невысокая, поэтому они эффективно применяются для контроля хранения продуктов, медикаментов, ими оснащаются пожарные команды и т.д.

    Виды пирометров

    Пирометр представляет собой сложное устройство, при помощи которого на расстоянии можно измерить температуру объекта в диапазоне от -50° до +3000°. Есть много технологий измерения и расшифровки инфракрасного излучения. Такие приборы классифицируют:

    По методу работы:
    • Инфракрасные пирометры, у них также есть другое название — радиометры, в основе их работы лежит радиационный метод, а для точности наведения, они оснащаются лазерными прицелами.

    • Оптические, они работают в диапазонах видимого и инфракрасного излучения.
    Оптические приборы имеют свою классификацию:
    • Яркостные, их принцип работы основан на сравнении цвета излучения встроенной нити и исследуемого объекта.
    • Цветовой, работает на основе сравнения яркости тела в разных областях спектра.
    По коэффициенту излучения. Он может быть фиксированным или переменным.
    По способу перемещения:
    • Стационарные устройства используются в разных отраслях промышленности.

    • Мобильные варианты используются в быту или там, где важна мобильность прибора.
    По диапазону измерений:
    • Низкотемпературные пирометры могут измерять отрицательные температуры от -50°.
    • Высокотемпературные — они позволяют измерять температуру +400° и больше.
    Устройство прибора

    Несмотря на то, что существует большой выбор приборов, которые отличаются по размерам, возможностям и своему назначению, устройство у них практически одинаковое.

    Стандартные приборы внешне походят на пистолет, и в своем составе имеют такие элементы:

    • Если присутствует лазерное наведение, то объект должен находиться в зоне прямой видимости. У оптоволоконных приборов есть оптоволоконный кабель, который можно изгибать. Недостатком является то, что кабель надо расположить от объекта на определенном расстоянии, что не всегда удобно, зато сам измерительный прибор будет находиться на безопасном расстоянии вне зоны действия высокого давления, электромагнитных излучений и т.д.
    • Пирометр может иметь аналоговый или цифровой экран.
    • Чтобы обеспечить точность измерений, диаметр измеряемой поверхности, должен быть не менее 15 мм.
    • Кроме визуального контроля температуры, пирометры имеют и звуковое оповещение, оно срабатывает, когда достигается определенная граница измерений.
    • При выполнении нескольких измерений, есть возможность определить среднее значение.
    • Имеется возможность сохранения в памяти полученную информацию.
    • В большинстве современных устройствах уже есть USB выход, что позволяет быстро и просто считывать с них информацию.
    Принцип действия

    Рабочими элементами в инфракрасном пироскопе являются линза, приемник инфракрасного излучения и экран, на котором можно увидеть результаты измерений. От исследуемого объекта идет инфракрасное излучение, которое при помощи линзы фокусируется, а затем направляется в приемник, который может быть в виде полупроводника или термопары, а когда их несколько, то термобатареи.

    Когда ИК-приемник нагревается, то изменяется напряжение, в случае использования термопары или сопротивление, когда используются полупроводники. Эти изменения при помощи электронной системы преобразуются в показания температуры и выводятся на дисплей.

    Изменение температуры измеряемого объекта приводит к изменению его инфракрасного излучения и это все отражается на экране пироскопа. Для проведения измерений, надо просто навести пироскоп на исследуемый объект, нажать на спусковой крючок и зафиксировать полученный результат. При помощи кнопки, можно выбрать измерение температуры по шкале Фаренгейта или Цельсия.

    Область применения

    Основные сферы деятельности, где могут использоваться пирометры:
    • Строительство и теплоэнергетика. В этой области они используются для расчета теплопотерь зданий, также они помогают искать повреждения теплоизоляционного слоя на трубах, стенах и других объектах.
    • Бытовое применение. В бытовых условиях при помощи таких приборов определяют температур тела, воды, еды, деталей автомобилей и др.
    • Промышленность. Такие приборы позволяют на расстоянии анализировать температуру различных процессов, как в машиностроении, металлургии, так и в других областях промышленности.
    • Наука. Здесь они используются для определения точной температуры веществ и предметов, во время проведения различных опытов и исследований.
    Как выбрать пирометр
    Надо обращать внимание на следующие характеристики:
    • Диапазон измеряемых температур, надо учитывать, с какой целью вы его собираетесь использовать.
    • Спектральный диапазон, он должен соответствовать тому спектру, в котором планируете выполнять измерения.
    • Тип прицела, он может быть лазерным или оптическим, его выбор зависит от расстояния до объекта.
    • Оптическое разрешение, этот параметр характеризует расстояние до объекта и его размер.
    • Прибор одно- или двухцветный, первый вариант более популярный, а второй используют, когда обследуемый объект движется или быстро меняет температуру.
    • Наличие звуковой сигнализации, она срабатывает, когда значения температуры выходят за установленные пределы.
    • Способ вывода результатов, они могут просто выводиться на экран, запоминаться или передаваться на компьютер.
    Достоинства инфракрасных пирометров:
    • Простая конструкция, поэтому они редко ломаются.
    • Удобная и несложная эксплуатация.
    • Невысокая стоимость.
    • Мобильность.
    • Хорошая разрешающая способность.
    • Способность проводить измерения температуры до — 50 градусов.
    Наличие большого числа преимуществ, делают пирометр популярным и распространенным, но есть у него и некоторые недостатки:
    • Результат измерений будет зависеть от излучательной способности предмета, температура которого измеряется. Для компенсации такой погрешности, на современных приборах есть соответствующие регулировки.
    • На точность проводимых измерений имеет влияние расстояние между прибором и объектом.

    Главное преимущество оптических пирометров в том, что точность измерений не зависит от излучательной способности предмета и от расстояния до него. Современные оптические пироскопы будут давать погрешность в 1 градус в диапазоне температур 600-2400°С. Основным их недостатком является высокая цена. Такие пирометры менее популярные, по сравнению с инфракрасными приборами.

    Особенности работы

    Чтобы получить максимально точные результаты измерений, надо четко соблюдать расстояние, с которого оно выполняется, узнать его можно из инструкции к каждому прибору.

    Некоторые пирометры имеют спусковой механизм, который работает в двух положениях. Если клавишу нажать до половины, то можно сканировать неоднородные по температуре участки. На дисплее результат будет постоянно меняться. Во втором положении, определяется наивысшая температура, после чего она фиксируется на экране.

    Наличие переключателя коэффициента излучения помогает правильно настроить пирометр и получить точные результаты. В комплекте с пироскопом, обычно есть таблица, согласно которой проводятся такие настройки.

    Как и любые другие приборы, пирометры имеют свои недостатки, но благодаря им можно измерять температуру объекта бесконтактно, что делает их в некоторых случаях просто незаменимыми. Современные бытовые устройства имеют доступную стоимость и способны обеспечивать необходимую точность измерений.