198 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Оптический пирометр принцип действия

Пирометры

Для измерения температуры выше 800 град C применяют пирометры, принцип действия которых основан на определении величины излучения, испускаемого нагретыми телами.

Радиационные пирометры. Принцип действия радиационных пирометров состоит в том, что поток теплового излучения, испускаемого раскаленным телом, улавливается и фокусируется’ на теплочувствительыой части прибора, соединенной с термопарой.

Принципиальная схема радиационного пирометра показана на рис. 278. Он состоит из корпуса 6, имеющего объектив 2, который улавливает, тепловой поток и направляет его на теплочувствительную. часть 1 прибора. Эта часть представляет собой крестообразную пластину из платины, покрытую платиновой чернью. К этой пластине припаяны четыре горячих спая хромель-копелевых термопар, образующих термобатарею. При нагревании или охлаждении теплочувствительной части также нагреваются или охлаждаются горячие спаи этой термобатареи. Таким путем достигается увеличение электродвижущей силы и,следовательно, увеличивается точность прибора.

Рис. 278. Схема радиационного пирометра: 1- термочувствительная часть; 2 — объектив; 3 — диафрагма; 4 — температурная лампа; 5 —медный кожух; 6-корпус; 7— светофильтр; 8 —окуляр; 9-температура; 10 — милливольтметр

Платиновая пластинка и термопары заключены в стеклянную температурную лампу 4, закрытую почерненным медным кожухом 5. В медном кожухе имеются отверстия для прохода тепловых лучен на теплочувствительную часть прибора и для наблюдения за правильностью фокусирования. Через цоколь лампы выведены концы термопар и присоединены внутри прибора к клеммам.

При фокусировании прибора нужно добиваться того, чтобы раскаленное тело было виднов в телескопе и закрывало бы все поле зрения. Если изображение будет больше или меньше поля зрения, то условия наблюдения будут отличаться от градуировочиых и результат измерения будет неправильным. Четкость изображения для правильной наводки достигается перемещением окуляра 8. Чтобы предохранить глаз наблюдателя от яркого света, можно пользоваться светофильтром 7, который перемещают при помощи ручки, расположенной рядом с клеммами.

Для измерения величины электродвижущей силы, возбуждаемой в термобатарее радиационного пирометpa, пользуются или гальванометром, или потенциометром, которые должны быть градуированы в градусах по температуре излучения абсолютно черного тела.

Истинную температуру раскаленного реального тела по измеренной радиационным пирометром определяют введением поправок с учетом коэффициента черноты реального тела, температуру которого измеряют. Для этого пользуются специальными таблицами коэффициентов черноты полного излучения материалов при различных истинных температурах, а также таблицами соотношений между температурой, измеренной радиационным пирометром, или радиационной температурой и истинной температурой в зависимости от коэффициента черноты полного излучения.

При помощи радиационных пирометров полного излучения можно измерять температуру от 900 до 1800° С и даже, до 2000° С.

Оптические пирометры. Принцип действия оптических пирометров основан на сравнении в монохроматическом свете яркости излучения исследуемого накаленного тела с яркостью накала нити, интенсивность излучения которой в зависимости от температуры известна.

Схема» наиболее распространенного оптического пирометра ОППИР-09 показана на рис. 279. Это —переносный прибор, все части которого смонтированы в общем кожухе или корпусе. Луч света, испускаемый накаленным телом, попадает в прибор через объектив 1, а затем через окуляр 6 в глаз наблюдателя, сравнивающего яркость светового потока тела с яркостью нити 4 температурной лампы 3. Сравнение проводят в монохроматическом свете, получаемом с помощью светофильтра 5, расположенного за окуляром и пропускающего узкий спектральный участок света (область красных лучей).

Нить температурной лампы накаливается от щелочного аккумулятора, присоединенного к прибору проводами, проходящими через, рукоятку

Накал нити регулируют реостатом 8, включенным в цепь лампы последовательно. Движок 9 реостата передвигают при помощи кольцевой рукоятки 10. На рукоятке и на корпусе прибора имеются черточки белого цвета, около которых стоит отметка «0». Когда черточки на рукоятке и на корпусе прибора совпадают — цепь лампы разомкнута и аккумулятор отключен. Сила тока, подаваемого лампе, уменьшается, при повороте рукоятки по направлению стрелки, которая имеется на ней.

Температуру отсчитывают по показанию пирометрического милливольтметра 7, градуированного в градусах по накалу нити.

При измерении температуры оптическим пирометром ОППИР-09 его придерживают за рукоятку и направляют объектив на накаленное тело, предварительно убрав светофильтр. Передвигая окуляр и объектив, добиваются получения четких изображений нити температурной лампы и тела,температуру которого измеряют. После этого светофильтр .снова помещают на его место и, поворачивая ручку реостата в сторону, противоположную направлению стрелки, постепенно повышают накал нити до тех пор, пока ее верхняя часть, хорошо заметная на фойе раскаленного тела, не сольется с фоном и не исчезнет из поля зрения.

Рис. 279. Схема оптического пирометра ОППИР 09: 1 — объектив; 2 — ослабляющий светофильтр; 3 — температурная лампа; 4 — нить накаливания температурной ламды; 5— монохроматический светофильтр; 6 — окуляр; 7 — милливольтметр; S- реостат; 9 — движок реостата; 10 — кольцевая рукоятка реостата: рукоятка прибора.

Когда температура нити лампы ниже измеряемой температуры тела, видна темная линия на светлом фоне. Если же температура нити лампы выше измеряемой, видна светлая линия на темном фоне. При равенстве температур нить перестает быть видимой.

Оптический пирометр ОППИР-09 предназначен для измерения температуры от 800 до 2000 С, однако нить температурной лампы не выдерживает накала больше 1400° С. При температуре выше указанной материал нити начинает испаряться, вследствие чего характеристика лампы меняется. Чтобы избежать этого, при измерении температуры выше 14000C для ослабления светового потока накаленного тела между объективом и температурной лампой помещают дополнительный светофильтр 2. Таким образом, прибор имеет два диапазона измерений: 800—1400 0C и 1200—2000° С.

Ввиду того, что оптические пирометры градуируют по излучению абсолютно черного тела, для измерения температуры реальных тел с различными’ коэффициентами черноты в показания прибора следует вводить соответствующие поправки по специальным таблицам.

Кроме описанного, имеются эталонные оптические пирометры ОР-48, имеющие три диапазона измерений: до 1400° С, до 2QOO0C и до 3000° С. Оптический пирометр ЭОП-1 имеет пять диапазонов — от 1400 до 6000° С, с погрешностью измерения 0,05% при 1063° С, 0,2% при 3000° С и 1 % при 6000° С.

К приборам всегда прилагаются инструкции, содержащие описание прибора, правила его использования, а также правила зарядки аккумуляторов. В паспорте прибора указывается его характеристика, данные о его градуировке свидетельство о его пригодности для работы. Как все точные приборы, оптические пирометры следует периодически проверять.

Фотоэлектрический’ пирометр. Для непрерывного и бесконтактного измерения и записи температуры неподвижных и движущихся тел применяют фотоэлектрический пирометр ФЭП-4*. При его помощи можно измерять температуры от 500 до 4000° С. Прибор выпускается как одношкальный с предельной температурой измерения 2000° С, так и двушкальный— с пределом измерения до 4000° С. Основная погрешность показателей пирометра не превышает ±1% для приборов с верхним пределом измерения больше 2000° С.

Вторичным прибором этого пирометра служит быстродействующий показывающий и записывающий электронный потенциометр БП-5164 с прямолинейной шкалой и ленточной диаграммой. Время установления показаний потенциометра не превышает 1 сек.

Изображение визируемой поверхности / фокусируется линзой 2 на отверстии 4 в держателе светофильтра 7, установленного перед фотоэлементом 5. Диафрагма 3 и отверстие 4 ограничивают световой поток, падающий на фотоэлемент. Если изображение нагретой поверхности полностью перекрывает отверстие 4, величина светового потока, падающего на катод фотоэлемента, зависит от яркости визируемой поверхности и, следовательно, от ее температуры. Через отверстие 6 в том же держателе светофильтра на фотоэлемент падает световой поток от лампы накаливания 10 (лампа обратной связи), питаемой током выходного каскада электронного усилителя 9. При помощи этой лампы в приборе осуществляется обратная связь по световому потоку. Световые потоки от визируемого тела и от лампы 10 модулируются с частотой 50 гц в противофазе. Благодаря этому через фотоэлемент течет ток, переменная составляющая которого пропорциональна разности иитеисивностей этих потоков. Переменная составляющая фототока усиливается усилителем 8 и выпрямляется фазовым детектором (на рисунке не показан). Выпрямленное напряжение поступает на сетку выходного каскада усилителя 9.

Интенсивности светового потока лампы обратной связи и потока визируемого тела несколько отличаются друг от друга, однако благодаря большому коэффициенту усиления системы разность между ними невелика. При увеличении этой разности ток в цепи лампы обратной связи довольно быстро изменяется, и разность снова уменьшается. Таким образом, ток лампы обратной связи, связанный с интенсивностью ее светового потока, с достаточной точностью характеризует яркость и температуру визируемого тела.

Рис. 281. Принципиальная схема фотоэлектрического пирометра ФЭП-4: 1 — визируемая поверхность; 2 — линза; 3 — диафрагма; 4, 6 — отверстия в держателе светофильтра; 5 — фотоэлемент; 7-держатель светофильтра; 8, 9 — усилители; 10-лампа накаливания.

echome.ru

Сайт посвященный измерительным приборам…

Оптический пирометр

Одной из разновидностей пирометров – термометров, предназначенных для бесконтактных замеров температуры поверхности исследуемого тела без применения дополнительного оборудования, — является оптический пирометр (или пирометр визуальный с исчезающей нитью).

Инструменты этого класса измерительных приборов работают на визуальном сравнении интенсивности монохроматического излучения, которым обладает практически любой объект и интенсивности принятой за эталон пирометрической лампы накаливания. Оптические пирометры повсеместно используются для температурных замеров в видимой области спектра и находят свое применение:

  • в тяжелой и металлургической промышленности;
  • в диагностических службах электрооборудования и сервисных автомобильных центрах;
  • при транспортировке и хранении пищевых продуктов и медикаментов;
  • в научных и лабораторных исследованиях для практической термометрии;
  • в общестроительных и специализированных инженерных процессах.

Одно из основных достоинств использования оптических пирометров: отсутствие воздействия измеряющего инструмента на температурное поле предмета излучения, поскольку в ходе производимого диагностирования не предусмотрен их прямой контакт друг с другом.

Типы и классификация

Можно вывести следующее подразделение оптических пирометров по нескольким признакам:

  1. Диапазон измеряемых температур:
  • низкотемпературные (начиная с отрицательных температур тела излучения);
  • высокотемпературные (от +400°С и выше).
  1. По способу исполнения:
  • мобильные (переносные) — хорошие подвижные качества такого инструмента дают возможность температурной оценки труднодоступных объектов;
  • стационарные – монументальное исполнение прибора позволяет использовать его для непрерывного контроля технологических процессов в отраслях крупной промышленности.
  1. По способу отображения полученной информации:
  • текстово-цифровые с выводом измеряемых величин в градусах;
  • графические — со спектральным разложением выделенных различным цветом областей низких, средних и высоких температур.
Читать еще:  Оригинальные мангалы из металла фото

Конструктивные особенности и основы использования

Ключевыми элементами любого бесконтактного термометра являются:

  • телескоп-преобразователь, в фокусной плоскости которого создается изображение обследуемого предмета; на этом же фокальном уровне находится ламповая нить из вольфрама. Две диафрагмы обеспечивают постоянство и предельность входных и выходных угловых показателей телескопической системы, а стеклянный красный световой фильтр монохроматизирует визуальный лучевой пучок, наблюдаемый оператором.
  • измерительное устройство: в стационарных инструментах общепромышленного назначения в этом качестве служит показывающий милливольтметр или миллиамперметр с проградуированной отсчетной шкалой. В образцовых пирометрических моделях повышенной точности измеряющим приспособлением выступает потенциометр, гарантирующий минимальную погрешность замеров.
  • источник питания (аккумуляторный элемент или батарейка).

Надёжность работы бесконтактных термометров оптического типа обуславливается стабильностью параметров эталонной лампы и точности показаний измеряющего устройства.

Накал нити зависит от силы протекающего по ней электротока, регулируемого реостатом. Наблюдатель через окуляр телескопа видит нить и совмещенное с ней изображение объекта излучения. Ток регулируется реостатом до тех пор, пока визуальная яркость эталонной нити не станет такой же, как яркость изображения тела: в этот момент нить, наложенная на изображение, исчезает.

Нижний предел измерений зависит от глаза человека и ограничен показателем яркости, слишком слабой для наблюдения, верхний является границей приемлемого для глаза значения яркости (примерно 1200-1300°С).

Наиболее популярные модели

ЭОП-66

Рассчитанный на измерение температурных показателей поверхностей тел в интервале +900…+10000°С, пирометр ЭОП-66 используется при проведении научных и лабораторно-исследовательских работ.

Эта модель оборудована телескопом, состоящим из объектива и окулярного микроскопа. Двухлинзовый объектив обладает расстоянием фокусировки 25,4 см, оптическое разрешение пирометра составляет 3:1. Конструкция прибора содержит три патронные лампы, которые в процессе работы поочередно вводятся в поле зрения оператора.

Пирометр оптический ЭОП-66 относится к приборам стационарного типа: его телескоп закрепляется на основании и имеет плавный ход в горизонтальной плоскости.

Кельвин ИКС 4-20

Недорогой высокоточный пирометр Кельвин ИКС 4-20 имеет универсальный диапазон определяемых температурных показателей: -50…+350°С, показатель визирования 1:5, высокое быстродействие – 0,2 с. Использование инструмента предусмотрено в спектральном диапазоне 8-14 мкм.

Компактные габаритные размеры 17х17х22 см и посадочное гнездо крепления объектива М12 делают возможным использование пирометра в качестве как мобильного, так и стационарного устройства. Заявленный производителем класс защиты корпуса IP65 (полная пыленепроницаемость и защита от сильных водяных струй) позволяют применять данную модель в сложных производственных и строительно-промышленных средах.

С-700 «Стандарт»

Этот бесконтактный термометр предпочтителен для использования в качестве инфракрасного детектора температурного значения поверхностей твёрдых и сыпучих объектов, а также расплавленных и текучих материалов различного рода бесконтактным методом.

Сферы применения: строительство, промышленность и производства, металлургия.

Диапазон замеряемых температурных значений +700 … + 2200°С относит данный пирометр к классу высокотемпературных устройств. Два варианта выходного интерфейса (аналоговый выход 4…20 мА или цифровой RS-485) расширяют возможности взаимодействия с внешними носителями.

Купить оптический пирометр можно в приемлемой для любого бюджета ценовой категории, средняя стоимость такого прибора составляет 6000-30000 рублей.

Видео по теме

Оптические пирометры. Устройство. Принцип действия.

Оптическим пирометром называют прибор, предназначенный для измерения яркостных температур светящихся тел в одном узком интервале длин волн видимого спектра – определении интенсивности красного монохроматического излучения. Прибор ручного действия, чувствительным элементом при этом служит глаз наблюдателя. Поэтому прибор пригоден только для периодических, временных наблюдений, например, при наладке топочного процесса. Наиболее распространен оптический пирометр с «исчезающей» нитью. Его принципиальная схема представлена на рис. 2.2. Изображение объекта с помощью объектива 2 проектируется в плоскости нити пирометрической лампы (эталонной). Наблюдатель, рассматривая с помощью окулярной линзы 6 изображение нити, видит его на фоне изображения нагретого тела.

Между пирометрической лампой и объективом по мере надобности вводят поглощающее стекло, а между лампочкой и глазом наблюдателя – светофильтр. Изменяя силу тока накала пирометрической лампы, добиваются совпадения её яркости с яркостью нагретого изделия. Тогда глаз наблюдателя перестанет различать нить на фоне изображения объекта и она, как говорится, «исчезнет».

Упрощенная схема оптического пирометра (типа ОППИР) показана на рис. 2.3, а. Прибор состоит из оптической системы и миллиамперметра 1 со шкалой, градуированной в °С на разные пределы измерения яркостной температуры. Телескоп имеет объектив 2 и окуляр 5, с помощью которых он наводится на объект измерения. Между объективом и пирометрической лампой размещается серый светофильтр 3, а между лампой и окуляром – красный 6.

Нить накала лампы видна в поле, наблюдаемом в телескоп. Лампа питается током от аккумуляторной батареи Б. Ток накала нити регулируется реостатом R и измеряется показывающим прибором

Р и с. 2.2. Оптическая система яркостного визуального пирометра:
1 – визируемый объект; 2 – объектив пирометра; 3 – входная диафрагма; 4 – поглощающее стекло;
5 – нить пирометрической лампы; 6 – линза окуляра; 7 – красный светофильтр; 8 – выходная диафрагма

Для измерения температуры тела телескоп пирометра наводится на его излучающую поверхность при введенном реостате. Нить лампы при этом имеет небольшой накал и наблюдается в виде черной линии (дуги) на светлом фоне, как это показано на рис. 2.3, б.

Р и с. 2.3. Упрощенная схема оптического пирометра ОППИР: а – схема пирометра; б, в, г, – вид нити, наблюдаемой в телескоп

По мере уменьшения сопротивления реостата ток увеличивается, пирометрическая лампа разогревается и в момент совпадения яркостей нити и объекта наблюдения накаленная часть нити «исчезает» на фоне нагретого предмета (рис. 2.3, в). В этот момент стрелка прибора устанавливается на делении шкалы, соответствующем измеряемой яркостной температуре. При дальнейшем увеличении накала лампы нить будет иметь вид светлой линии на темном фоне (рис. 2.3, г).

Зная зависимость для данного прибора яркостной температуры нити лампы от силы тока накала и измерив величину тока в момент исчезновения нити, определяют яркостную температуру объекта.

Определение яркостных температур с помощью спектральных формул Планка или Вина требует измерение яркостей тел на возможно более узком участке спектра. Существуют установки, снабженные сложной спектральной аппаратурой, позволяющие измерять яркости тел в очень узких спектральных интервалах. Применимость таких установок пока ограничивается только лабораторными условиями. Поэтому в оптических пирометрах широкого применения для монохроматизации света используют стеклянные светофильтры. Наиболее широко используется красное стекло КС-15 толщиной 2 мм.

На рис. 2.4 представлены:

– график пропускания такого стекла для различных длин волн (фактически пропускается только область с длиной волны λ>0,62 мкм);

– кривая относительной чувтвительности человеческого глаза (наибольшая эффективность зрения в центре, для λ= 0,5-0,6 мкм).

Р и с. 2.4. Кривые спектральной чувствительности человеческого глаза (1) и пропускания красного светофильтра (2)

При визировании через красное стекло человеческий глаз воспринимает яркость объекта в сравнительно нешироком участке спектра (площадь abc).

Использование в оптических приборах красной области спектра позволяет понизить температурную границу применимости пирометра с исчезающей нитью. Красное стекло для облегчения наводки и фокусирования при малой яркости объекта может быть выведено из поля зрения, но при осуществлении уравнивания яркостей фильтр обязательно должен быть включен в оптическую схему прибора.

Изменение температуры самого красного светофильтра приводит к смещению границы его пропускания, что вызывает отклонение эффективной длины волны, на которой проводится измерение, и, соответственно, к появлению дополнительной погрешности.

Р и с. 2.5. Оптический прецизионный пирометрР и с. 2.6. Промышленный оптический пирометр

На рис. 2.5 показан отечественный прецизионный оптический пирометр с исчезающей нитью типа ЭОП, который применяют как для эталонных работ по воспроизведению шкалы температур, так и для измерений температур при различных научных исследованиях. Прибор отличается большой светосилой (1:3) и благодаря этому может быть использован для измерения яркостных температур в красной области спектра начиная уже от 800°С. На рис. 2.6 представлен переносной промышленный оптический пирометр типа ОППИР. В устройствах этого типа используется встроенный измерительный прибор (вольтметр).

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; Нарушение авторского права страницы

Пирометры. Виды и устройство. Измерения и применение

Пирометры это приборы для определения температуры объекта бесконтактным методом. Особенностью пирометра является его невысокая стоимость. Чтобы измерить температуру объекта, необходимо направить на него прибор, в результате определяется его температура.

Виды

Пирометры классифицируются по определенным признакам, и разделяются на основные виды.

По основному принципу действия:
  • Оптические устройства, действующие в диапазонах спектра видимого света и инфракрасных невидимых лучей.

1 — Объектив
2 — Ослабляющий светофильтр
3 — Лампа
4 — Нить накаливания лампы
5 — Милливольтметр
6 — Реостат
7 — Движок реостата
8 — Монохроматический светофильтр
9 — Окуляр
10 — Кольцевая рукоятка реостата
11 — Рукоятка прибора

Принцип его работы основан на сравнении яркости излучения объекта с яркостью нити, излучение которой заранее известно. Луч света от нагретого объекта по объективу попадает в прибор. Далее по окуляру наблюдатель видит и сравнивает яркость объекта с яркостью нити температурной лампы.

Читать еще:  Подключение светильника к выключателю 2 х клавишному

Такое сравнение производят в монохроматическом свете, который создает специальный светофильтр. Нить накаливается от аккумулятора, ее накал регулируют реостатом. Температуру определяют по показанию милливольтметра пирометра, который имеет градуировку в градусах соответственно накалу нити.

  • Радиометры (инфракрасные), применяющие радиационный способ для ограниченного интервала инфракрасных лучей. Оснащаются лазерным указателем для обеспечения точности наведения.

1 — Объектив
2 — Диафрагма
3 — Лампа
4 — Медный кожух
5 — Корпус
6 — Светофильтр
7 — Окуляр
8 — Накал
9 — Милливольтметр
10 — Накал

Принцип их работы заключается в том, что тепловое излучение от нагретого объекта улавливается и фокусируется чувствительным элементом прибора, который соединен с термопарой. Прибор состоит из корпуса с объективом. Чувствительная часть пирометра выполнена в виде крестообразной платиновой пластины, к которой припаяны 4 спая термопар, выполненных в виде термобатареи.

При охлаждении или нагревании чувствительного элемента нагреваются и эти термопары. Термопары и платиновая пластина находятся в стеклянной лампе, закрытой медным кожухом, в котором есть отверстия для тепловых лучей, проходящих на чувствительный элемент. По цоколю лампы отведены концы термопар и подключены к клеммам.

При наведении пирометра необходимо добиться того, чтобы объект оказался в телескопе и закрыл поле зрения. Четкость изображения достигают передвижением окуляра. Для предохранения глаза человека от яркого света пользуются светофильтром. Он передвигается ручкой, находящейся возле клемм.

Оптические устройства также разделяют:
  • Цветовы е , мультиспектральные, действующие путем сравнения энергии яркости предмета с другими областями спектра. Они применяются минимум для двух исследуемых участков.
  • Яркостные пирометры. Их называют устройствами с пропадающей нитью. Работа основана на сравнении излучения поверхности со значением излучения нити, по которой проходит электрический ток. Величина силы тока и является значением исследуемой температуры объекта.
По методу прицеливания пирометры разделяют:
  • С лазерным прицелом.
  • С оптическим наведением.
По виду коэффициента излучения:
  • С постоянным коэффициентом.
  • С переменным коэффициентом.
По методу перемещения:
  • Переносные (мобильные), применяемые на производственных участках, где необходима мобильность измерений. Предназначены для эксплуатации в тяжелых климатических и промышленных условиях. Имеют повышенное оптическое разрешение, что позволяет определять тепловое состояние предметов размером 5 мм. Переносные устройства применяются в различных сферах промышленности для измерения температуры и слежения за сложными технологическими процессами, которые связаны с соблюдением температурного режима.

  • Стационарные пирометры, применяемые в тяжелой промышленности. Служат для постоянного контроля над процессом производства в литейном производстве металлов, а также изготовления пластиковых элементов. Их монтируют в труднодоступных местах, где нет возможности применить датчики температуры с точки зрения безопасности работников.

По рабочей температуре:
  • Высокотемпературные (более +400 градусов). Служат для измерения высоко нагретых предметов.
  • Низкотемпературные (до -30 градусов). Служат для исследования температуры тел при отрицательных величинах.
Устройство и работа

Температуру можно измерять различными устройствами, которые разделяют на контактные модели, и с дистанционным методом измерения. Пирометры относятся к приборам с дистанционным принципом действия.

Пирометр стандартного исполнения выполнен в виде пистолета. На нем имеется маленький жидкокристаллический индикатор, на котором выводится информация измеряемых параметров температуры.

Удобный корпус и панель управления, лазерное наведение и повышенная точность сделали популярным этот инструмент среди инженерно-технических работников. Дисплей прибора может быть цифровым или аналоговым. Для обеспечения необходимой точности измерения, диаметр поверхности излучения допускается не меньше 15 мм

В функции пирометра обычно включены:
  • Визуальный и звуковой сигнал при достижении определенной границы измерения.
  • Определение наибольшего и наименьшего значения среди серии замеров.
  • Встроенная память для сохранения информации.

Инновационные модели пирометров оснащены USB выходом для передачи информации на внешний носитель или компьютер.

Работа пирометра заключается в идентификации тепловых волн, излучающихся от нагреваемой поверхности. Схема прибора изображена ниже.

1 — Измеряемый объект
2 — Тепловое излучение
3 — Оптика
4 — Зеркало
5 — Видоискатель
6 — Ось видоискателя
7 — Измерительно-счетное устройство
8 — Электронный преобразователь
9 — Корпус
10 — Кнопка
11 — Датчик

Тепловое излучение поступает на датчик пирометра через раструб. В датчике энергия тепла преобразуется в сигнал электрического тока. Мощность этого полученного сигнала имеет зависимость от температуры исследуемого объекта. Чем больше температура, тем большая величина тока возникает в датчике.

Далее сигнал поступает на электронный преобразователь, который подает информацию на жидкокристаллический экран. Одной из разновидностей пирометров являются тепловизоры, которые работают по принципу сравнивания спектра излучения тепла с образцовым спектром.

На многоцветном экране появляется проекция картинки от воздействия теплового излучения объектов, попавших в зону действия прибора. С помощью параметров спектра определяют значение температуры и наглядно наблюдают ее динамическое изменение на поверхности материала. Тепловизоры стали популярными для контроля функциональности отопления жилых домов, а также выявления мест утечки теплоносителя, находящегося в скрытой области.

Технические параметры

Функционирование пирометров сопровождается своими определенными параметрами, которые учитываются при выборе модели прибора, основные из таких параметров рассмотрим подробнее.

Оптическое разрешение

Этот параметр определяет площадь исследуемого предмета для измерения температуры, и зависит от угла обзора объектива прибора, чем больше угол обзора, тем больше возможная площадь исследования, с учетом удаленности до объекта.

Основным условием выполнения точного исследования является наведение прибора именно на измеряемую поверхность. Если захват площади будет больше, то температура определится с большой погрешностью. Оптическим разрешением называется величина отношения размера (диаметра) захвата пирометра к удаленности до объекта.

Этот параметр зависит от модели устройства и колеблется в значительных пределах: от 2:1 до 600:1. Показатель с более высоким разрешением относится к профессиональным пирометрам, используемым для измерения температуры поверхностей в промышленном производстве. Для бытовых условий вполне подойдут модели пирометров с оптическим разрешением 10:1.

Рабочий диапазон

Величина диапазона работы зависит от свойств датчика прибора. Чаще всего этот параметр находится в пределах -30 +360 градусов. Для бытовых нужд вполне подойдут любые виды пирометров, так как в системе отопления наибольшая температура теплоносителя не превосходит 110 градусов.

Точность

Эта величина показывает пределы колебаний температуры при измерении, и зависит от правильности настройки прибора. Средняя величина точности пирометров равна 2%.

Коэффициент излучения

Отношение мощности излучения тепла исследуемой поверхности к мощности излучения абсолютно черного тела называют коэффициентом излучения. Черные неблестящие предметы имеют коэффициент излучения, равный 0,95. Поэтому многие приборы дистанционного измерения температуры имеют настройки на эту величину.

Однако, при попытке измерения температуры предмета, выполненного из алюминия, и отполированного до блеска, величина температуры на экране прибора будет иметь большие отличия от действительной температуры.

Для обеспечения необходимой точности исследований температурного режима большинство приборов оснащают лазерной указкой, с помощью которой пятно света находится не в центре, а определяет оптимальную границу измерения.

Правила пользования

После покупки устройства следует тщательно изучить прилагаемую инструкцию. Правила применения прибора несложные. Неправильное пользование пирометром приведет к большой погрешности измерения, или к возникновению неисправностей.

Рекомендуется следовать некоторым правилам при применении этого устройства.
  • Включить прибор.
  • Направить на исследуемую поверхность раструб.
  • Лазерной указкой определить пределы измерений.
  • После приведения прибора в рабочий режим на дисплее появится величина температуры. От конструктивных особенностей прибора зависит, будут ли сохранены данные в память пирометра или они заменятся следующими данными.

Обычный человек легко справится с практическим использованием пирометра. Для фирм, монтирующих и проектирующих автономные отопительные системы, они стали необходимым прибором.

Сфера применения

Широкую популярность пирометры приобрели на производстве с наличием оборудования теплоэнергетики: паропроводы, теплотрассы, бойлеры, различные нагревательные устройства.

Нередко пирометрами пользуются в сфере электроэнергетике для измерения элементов в распределительных щитах, трансформаторах,кабелей и контактных соединений.

В металлургической отрасли такими приборами измеряют температуру прессов, станков, печей. В электронной промышленности его используют для замера уровня нагревания деталей и компонентов схем.

Автолюбители используют их для диагностики двигателя автомобиля. Другими сферами применения этого полезного прибора являются: определение нагрева электродвигателей, узлов транспортных средств, температуры при хранении пищевых продуктов.

При обследовании сооружений и жилых домов состояние функционирования отопления, кондиционирования и вентиляции, контроля холодильного оборудования пирометры являются незаменимыми помощниками.

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.

Читать еще:  Знак шероховатости без обработки

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.

Вопрос 2. Типы пирометров, область их применения. Устройство и принцип действия оптического пирометра.

Ответ. Пирометр

1 2 3

1 Переносной пирометр инфракрасного излучения

2 Стационарный пирометр инфракрасного излучения

3 Оптический пирометр

Пироме́тр (от др.-греч. πῦρ «огонь, жар» + μετρέω «измеряю») — прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.

Назначение

Пирометры применяют для дистанционного определения температуры объектов в промышленности, быту, сфере ЖКХ, на предприятиях, где большое значение приобретает контроль температур на различных технологических этапах производства (сталелитейная промышленность, нефтеперерабатывающая отрасль). Пирометры могут выступать в роли средства безопасного дистанционного измерения температур раскаленных объектов, что делает их незаменимыми для обеспечения должного контроля в случаях, когда физическое взаимодействие с контролируемым объектом невозможно из-за высоких температур. Их можно применять в качестве теплолокаторов (усовершенствованные модели), для определения областей критических температур в различных производственных сферах.

История

Один из первых пирометров изобрёл Питер ван Мушенбрук. Изначально термин использовался применительно к приборам, предназначенным для измерения температуры визуально, по яркости и цвету сильно нагретого (раскалённого) объекта. В настоящее время смысл несколько расширен, в частности, некоторые типы пирометров (такие приборы правильнее называть инфракрасные радиометры) измеряют достаточно низкие температуры (0°C и даже ниже).

Развитие современной пирометрии и портативных пирометров началось с середины 60-х годов прошлого столетия и продолжается до сих пор. Именно в это время были сделаны важнейшие физические открытия, позволившие начать производство промышленных пирометров с высокими потребительскими характеристиками и малыми габаритными размерами. Первый портативный пирометр был разработан и произведен американской компанией Wahl в 1967 году. Новый принцип построения сравнительных параллелей, когда вывод о температуре тела производился на основе данных инфракрасного приемника, определяющего количество излучаемой телом тепловой энергии, позволил существенно расширить границы измерения температур твердых и жидких тел.

Классификация пирометров

Пирометры можно разделить по нескольким основным признакам:

· Оптические. Позволяют визуально определять, как правило, без использования специальных устройств, температуру нагретого тела, путём сравнения его цвета с цветом эталонной нити.

· Радиационные. Оценивают температуру посредством пересчитанного показателя мощности теплового излучения. Если пирометр измеряет в широкой полосе спектрального излучения, то такой пирометр называют пирометром полного излучения.

· Цветовые (другие названия: мультиспектральные, спектрального отношения) — позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах.

Температурный диапазон

· Низкотемпературные. Обладают способностью показывать температуры объектов, обладающих даже отрицательными значениями этого параметра.

· Высокотемпературные. Оценивают лишь температуру сильно нагретых тел, когда определение «на глаз» не представляется возможным. Обычно имеют сильное смещение в пользу «верхнего» предела измерения.

Исполнение

· Переносные. Удобны в эксплуатации в условиях, когда необходима высокая точность измерений, в совокупности с хорошими подвижными свойствами, например для оценки температуры труднодоступных участков трубопроводов. Обычно снабжены небольшим дисплеем, отображающим графическую или текстово-цифровую информацию.

· Стационарные. Предназначены для более точной оценки температуры объектов. Используются в основном в крупной промышленности, для непрерывного контроля технологического процесса производства расплавов металлов и пластиков.

Визуализация величин

· Текстово-цифровой метод. Измеряемая температура выражается в градусах на цифровом дисплее. Попутно можно видеть дополнительную информацию.

· Графический метод. Позволяет видеть наблюдаемый объект в спектральном разложении областей низких, средних и высоких температур, выделенных различными цветами.

Вне зависимости от классификации, пирометры могут снабжаться дополнительными источниками питания, а также средствами передачи информации и связи с компьютером или специализированными устройствами (обычно через шину RS-232).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector