0 грн. 0

Пірометри

Сортувати:
Спочатку популярні
Від дорогих Від дешевих Спочатку популярні

Пірометр.jpg

Пірометр – це прилад, що дозволяє виміряти (оцінити) температуру будь-якого об'єкта на відстані, без безпосереднього контакту з тілом, що досліджується. Назва походить від двох грецьких слів: «піро» – жар, вогонь і «метр» – вимірювати. Випускаються дані прилади для різних сфер діяльності. Є медичні пірометри, промислові і побутові (загального призначення). Вони можуть відрізнятися розмірами, діапазоном вимірюваних температур і точністю вимірювань. Основними перевагами пірометрів є відсутність контакту з об'єктом, який досліджується, і швидкість визначення температури. До недоліків можна віднести наявність великої кількості правил під час використання пристрою, невиконання яких призводить до суттєвих помилок вимірювань.

Основи принципу роботи пирометра

Будь-яка матерія з температурою вище абсолютного нуля (≈-273˚С) є джерелом електромагнітного випромінювання. Це пов'язано з внутрішньою будовою речовини. Енергія, що випромінюється, може бути розкладена на спектр (залежність інтенсивності випромінювання від довжини хвилі). Протягом довгих років наукових досліджень було встановлено, що розподіл енергії в спектрі підпорядковується певному закону (Стефана-Больцмана) і залежить тільки від температури. Без будь-яких змін цей закон придатний тільки для ідеального випадку, математична модель абсолютно чорного тіла (АЧТ). Для реального тіла його випромінювання можна описати подібною формулою, але з урахуванням відмінності звичайного матеріалу від АЧТ. Це здійснюється за допомогою введення в розрахунки коефіцієнта випромінюючої здатності (тіла). Дані коефіцієнти експериментально отримані практично для всіх матеріалів, що дозволяє дуже точно визначати температуру за допомогою пірометра. Після виміру енергії випромінювання на певній ділянці спектра, пірометр визначає температуру об'єкта, враховуючи значення коефіцієнта.

Чому ціна пірометра залежить від діапазону вимірювань

Пірометри працюють в певних температурних діапазонах. Усереднене значення діапазонів -50˚С ÷ 500˚С і 400˚С ÷ 4000˚С (значення і ширина діапазону залежать від виробника пирометра). Пов'язано це з особливостями розподілу енергії в спектрі випромінювання тіла, що вимагає застосування різних методів вимірювання при різних температурах джерела. На малюнку нижче схематично зображені криві розподілу енергії випромінювання в залежності від довжини хвилі при різних температурах.

Діапазон вимірювання пірометра.jpg

  1. У низькотемпературних об'єктів практично вся  енергія, що випромінюється, знаходиться в далекій інфрачервоній частині спектра. При температурах не вище 300-500˚С інтенсивність випромінювання низька і на певній ділянці спектра прямо пропорційно залежить від температури джерела. Ця особливість використовується в роботі низькотемпературних пірометрів, які інколи називать інфрачервоними пірометрами або радіометрами.

    • основним недоліком даного типу пристроїв є залежність показань від відстані до об'єкта, при перевищенні критичної відстані, вимірювання будуть неправильними;

    • перевага цих пристроїв – це відносна простота, невисока вартість, висока точність при виконанні вимог розробника приладу.

  2. При вимірюванні високих температур використовувати попередній метод можна, проте помилка визначення температури буде дуже великий. Для роботи з високотемпературними джерелами (500˚С і вище) використовується спектральний (мультиспектральний) пірометр. Це пристрій вимірює інтенсивність випромінювання в декількох ділянках спектра (мінімум в двох) і, порівнюючи отримані результати, визначає температуру джерела. Таким чином, в одному пристрої об'єднуються не менше двох пірометрів. Тому ціна пирометра, який використовує метод спектрального порівняння буде значно вище. Такі прилади мають дуже високу точність (до 0,01˚С), їх покази не залежать від відстані до об'єкта, однак, вони погано «працюють» з низькими температурами (нижче 300˚С).

Як влаштований пірометр

Основними елементами пирометра є:

  • корпус;

  • система електроживлення;

  • оптична система;

  • детектор випромінювання;

  • блок електроніки;

  • система відображення (дисплей);

  • пристрій візування (прицілювання);

  • термопара (це можливе доповнення);

Корпус

Найчастіше пластиковий. Він призначений для зручності транспортування і експлуатації. На корпусі розташовані елементи керування і система відображення (зазвичай дисплей). Виконує захисну функцію. У спеціалізованих пірометрів, що використовуються в промисловості і науці, корпус може бути металевим. При цьому сам прилад може складатися з двох частин – вимірювальний блок і блок управління та обробки.

Система живлення

Для портативних пірометрів – це сухі елементи живлення (ААА, АА). Промислові пристрої можуть використовувати акумулятори великої ємності (для збільшення часу автономної роботи), або хивитися від електромережі (стаціонарні прилади).

Оптична система

Складається з тубуса, в якому монтується первинна лінза (об'єктив). Вона створює конус візування, як схематично показано на малюнку нижче.

Оптична система.jpg

Форма конуса визначає максимальну відстань вимірювання в залежності від розміру області вимірювання температури. Цю характеристику, для даного приладу, назвали оптична розподільча здатність (не плутати з визначенням розподільчої здатності в фізиці) або коефіцієнт візування. Значення коефіцієнта показує у скільки разів відстань до об'єкта більше діаметра плями вимірювання.

Детектор випромінювання

Це ключова деталь будь-якого пірометра. Детектор приймає випромінювання, попередньо обробляє отриманий сигнал і передає результати для подальшої обробки блоку електроніки пірометра. Детектори бувають одноканальними і багатоканальними (існують 2, 3 і 4-х канальні). Одноканальні зазвичай є інфрачервоними детекторами, багатоканальні можуть проводити вимірювання, як в інфрачервоній, так і в оптичній ділянках спектра випромінювання. Кожен канал складається з відповідного світлофільтру і перетворювача енергії фотона в електричну енергію. У більш точних пристроях може використовуватися підрахунок фотонів (імпульсів). Світлофільтри забезпечують потрапляння в канал вимірювання фотонів з певної ділянки спектра.

Блок електроніки

Відповідає за управління приладом, обробку результатів вимірювання і відправку необхідної інформації на систему візуалізації. Його конструкція і можливості залежить як  від типу детектора випромінювання, так і від виробника.

На дисплеї

Відображається різноманітна інформація. Це можуть бути пункти меню керування в процесі настройки режиму роботи, або резу