Пирометр — это продвинутый прибор для определения температуры любого объекта на основе инфракрасного датчика, который считывает невидимое инфракрасное излучение, преобразует показания в температурные и выводит полученное число на дисплей. Максимальный диапазон измерения — 1000°C. Он также известен, как бесконтактный цифровой термометр или инфракрасный пистолет.
Пирометр — бесконтактный цифровой термометр
Рекомендуем обратить внимание и на другие приборы для измерения температуры.
Хотя пирометры сравнительно недавно начали использоваться в промышленности, тем не менее они находят все более широкое применение для измерения температуры, так как они удобны, дают точные показания и более безопасны, чем другие виды температурных датчиков.
Пирометр является чрезвычайно полезным для поиска неисправностей в системах, где избыточный нагрев может быть одной из причин. Например, «киповец» может использовать пирометр для обнаружения нагретого участка на монтажной плате, не отключая цепь от источника питания, либо в непосредственной близи от цепей под напряжением. Также пирометр хорошо подойдет для поиска неисправностей в любом оборудовании с вращающимися частями, так как измерение с его помощью не подвергает «киповца» опасности соприкосновения с ними.
Стационарный или портативный пирометр
Важнейшим критерием выбора пирометра является его мобильность. Различают стационарные приборы, устанавливаемые на постоянном рабочем месте и с высокой точностью определяющие температуру для решения конкретных задач, и портативные устройства, которые рассчитаны на эксплуатацию в полевых условиях или на объекте большой площади.
Стационарные пирометры
Для стационарных пирометров важна надежность, высокая точность измерений, приспособленность к условиям окружающей среды, которые нередко бывают экстремальными.
Особенности устройства. Такие приборы часто имеют прочный пылевлагозащитный корпус из нержавеющей стали и могут работать при повышенной температуре. Вес для них не играет решающей роли, поэтому они могут быть достаточно габаритными. Их конструкция предусматривает возможность фиксации на неподвижной опоре. Абсолютное большинство моделей этой категории подключаются к стандартной электрической сети.
Сфера применения. Стационарные пирометры обычно используются в производственных помещениях или специализированных лабораториях. Их устанавливают рядом со станками, технологическими установками или встраивают в оборудование поточных линий.
Портативные пирометры. Применяются не только в профессиональной деятельности, но и в быту.
Особенности устройства. Такие приборы должны быть легкими, прочными и удобными в управлении. Они обычно имеют корпус из ударопрочного пластика, а весят от 30 до 500 граммов. Их конструкция предполагает возможность использования в условиях повышенной влажности при температуре воздуха от 0 до +40оС. Они оснащаются аккумуляторами с емкостью на несколько часов непрерывной работы или стандартными батарейками, которые можно легко заменить на новые.
Особенности работы пирометров. Расстояние между прибором и объектом, чья температура измеряется, не влияет на точность показаний. Однако прибор должен использоваться для диапазона, указанного изготовителем. Кроме того, чем больше расстояние между прибором и объектом, тем большая площадь зондировалась.
Некоторые пирометры имеют спусковые механизмы с двумя положениями. В первом положении спусковой крючок останавливается на полпути, и такое положение служит для сканирования поверхности или участка, где имеется неоднородность нагрева. В этом положении показания на дисплее меняются в зависимости от количества обнаруженных неоднородных участков. Это положение используется для определения приблизительной температуры объектов. Второе положение спускового механизма — это когда крючок полностью утоплен. Это положение используется для обнаружения объекта с наивысшей температурой, если объектов несколько. Когда крючок находится в этом положении, то показания на дисплее перестанут меняться, как только будет обнаружен объект с наивысшей температурой. Такое положение называется «положение удержания наивысшего показания».
Другой особенностью пирометров является наличие в нем переключателя коэффициента излучения. Переключатель коэффициента излучения компенсирует отраженное излучение, которое может повлиять на точность температурных показаний. Объекты отражают инфракрасное излучение, идущее от других объектов помимо собственного инфракрасного излучения. Однако отраженное инфракрасное излучение не является показателем истинной температуры объекта, а бесконтактный термометр не может отличить излучаемые волны от отраженных, пока не будет настроек переключатель коэффициента излучения на объект, чья температура измеряется. Большинство производителей пирометров поставляют в комплекте с прибором таблицы, где указаны коэффициенты излучения для наиболее часто измеряемых поверхностей.
Пирометры с точечным или круглым прицелом. Пирометры являются дистанционными измерителями температуры, что предъявляет повышенные требования к точности их наведения. Их оснащают прицелами двух основных типов — точечными или круглыми.
Пирометры с точечными прицелами. Точечные прицелы оснащаются одним или парой лазеров. Два луча дают возможность определить еще и расстояние до объекта. Они позволяют выполнять измерения на дистанции 20-30 метров с точностью в несколько миллиметров.
При работе с такими приборами в условиях яркого освещения рекомендуется пользоваться очками из цветного пластика, так как в очках луч более заметен.
Пирометры с круглыми прицелами. Оборудование с круглым прицелом предназначено для диагностирования достаточно большой площади исследуемого объекта. Функция определения максимальной, средней или минимальной температуры в пределах пятна наведения способствует ускорению поиска проблемных участков. Радиус действия таких приборов редко превышает 7 метров.
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 других отраслях промышленности.
Так, электрики проверяют уровень нагрева мест соединения проводов, а автослесари — нагрев деталей машины. Ученым пирометры приходят на помощь во время осуществления различных исследований или опытов: так определяется верность показателей температуры веществ и тел.
В быту люди применяют подобные устройства для определения температуры тела, воды, еды и др.
Оптическое разрешение. Технические возможности пирометра характеризует параметр «оптическое разрешение», являющийся соотношением расстояния до объекта к диаметру пятна измерений. Именно он во многом влияет на стоимость модели. Точка лазера, которая наводится на предмет должна быть по размеру не больше самого предмета, с которого снимается температура. В тоже время она не должна быть слишком мала, так как, чем меньше точка, тем меньше лучей проходит сквозь объектив и тем чувствительнее должен быть сенсор устройства.
Пирометры с оптическим разрешением 10:1. Приборы с таким разрешением пригодны для измерений с расстояния около метра. Они имеют небольшую стоимость и могут применяться в бытовых или профессиональных целях, когда нет жестких требований к высокой точности.
Пирометры с оптическим разрешением 30:1. Эти пирометры дают удовлетворительные результаты исследований на расстоянии до 3 метров. С их помощью можно определить температуру объекта, находящегося в канаве, приямке или на небольшой высоте.
Пирометры с оптическим разрешением 50:1. Такие приборы относятся к оборудованию профессионального класса. Они имеют максимальную цену, зато удобны в применении и гарантируют высокую точность измерений.
Устройство и принцип действия. Пирометр относится к приборам, которые позволяют измерять температуру объекта, находясь на расстоянии от него. В большинстве случаев они изготавливаются в форме, очень похожей на пистолет. В прибор встроен небольшой жидкокристаллический индикатор, на который поступают все сведения о проведённых измерениях, и выдаётся их результат.
К основным функциям устройства относятся:
- вычисление и определение максимального, а также минимального значения среди нескольких проведённых измерений;
- звуковое и визуальное оповещение при достижении заданной границы;
- небольшой объём встроенной памяти для запоминания информации о проведённых замерах.
В современных устройствах предусмотрен USB-выход. С его помощью можно в кратчайшие сроки передавать данные на компьютер и сразу же обрабатывать их.
Пирометр состоит из таких деталей:
- оптические приборы;
- зеркало;
- видоискатель и его ось;
- измерительное устройство;
- электронный преобразователь;
- датчики;
- корпус;
- кнопки управления.
Все они обеспечивают нормальное функционирование аппарата и выдачу максимально точных результатов.
Принцип действия пирометра:
- Тепловые волны от объекта поступают в раструб устройства.
- Через него они поступают на датчик измерения температуры.
- В датчике тепловая энергия преобразуется в электрический сигнал. Мощность последнего зависит от степени нагрева объекта. Чем она выше, тем больший показатель тока возникает на датчике.
- Затем сигнал поступает на электронный преобразователь, где он обрабатывается.
- Готовый результат выводится на жидкокристаллический экран.
Коэффициент эмиссии
Различные материалы при равной температуре излучают тепловые волны с разной интенсивностью. Это свойство учитывает коэффициент эмиссии, который у большинства строительных и конструкционных материалов лежит в пределах 0,9-0,95, но есть материалы, выбивающиеся из общего ряда и имеющие другие значения эмиссии. Узнать данный показатель для любых материалов можно по специальной таблице.
Таблица
Коэффициент эмиссии различных материалов.
Многие пирометры обычно позволяют задать материал исследуемой поверхности или вручную установить коэффициент эмиссии в пределах от 0,1 до 1. Но некоторые приборы такой функции не имеют и, как правило, такие устройства обладают коэффициентом эмиссии 0,95. Для каких измерений пригодны такие устройства, смотрите в таблице.
Наиболее популярные модели
ЭОП-66
Пирометр ЭОП-66 применяется при осуществлении научно-лабораторных исследований. Рассчитан на измерение показателей поверхностей предметов при температуре от +900 до +10000°С.
Эта стационарная модель оснащена телескопом, который состоит из объектива и окулярного микроскопа. Двухлинзовый объектив дает возможность фокусировать на дистанции до 25,4 см, а его оптическое разрешение составляет 3:1. Следует особо подчеркнуть: телескоп данного прибора фиксируется на основании и плавно передвигается в горизонтальной плоскости.
Кельвин ИКС 4-20
Это пирометр повышенной точности, который обладает универсальным спектром определения температурных показателей: от -50 до +350 °С, у него весьма высокая скорость действия – 0,2 секунды. 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 изделия. Такую модель пирометра можно использовать в сложных производственных и строительно-промышленных отраслях.