Пірометр - що це? Безконтактний пірометр

Останнім часом широкого поширення набув прилад, який називається "пірометр". Що це за пристрій і в чому його суть? Його призначення - вимірювання температури об'єкта на певній відстані від нього.

За допомогою пірометрів можна безпечним способом отримати показники температури важкодоступних або розпечених предметів, тому вони є незамінними помічниками на будь-якому промисловому виробництві. Адже часто бувають ситуації, коли просто неможливо підійти до об'єкту вимірювання, або ж він становить небезпеку для здоров'я людей.

Трохи історії

Перший пірометр (що це за пристрій, читайте нижче) був винайдений голландським фізиком Пітером ван Мушенбруктом. Ці прилади могли вимірювати температуру тел тільки візуально. Основні розрахунки складалися з обробки даних про зміну кольору і яскравості розпеченого предмета. Звичайно, ці показники не були достатньо точними. В даний час функціональність таких приладів значно розширилася, це дозволило вимірювати температуру не тільки нагрітих предметів, а й тих об'єктів, у яких цей показник не перевищує 0 градусів. Наприклад, інфрачервоний пірометр Optris вимірює температури в діапазоні від -32 до +900⁰С.

Удосконалення цих приладів почалося в 60-х роках XIX століття. Дана галузь успішно розвивається і в даний час. Завдяки активним розробкам, з'явилася можливість виробляти промислові пірометри, які оснащувалися високими технічними характеристиками. При цьому з освоєнням нанотехнологій розміри пристроїв з кожним роком ставали все менше, що робило їх використання максимально зручним.

Перша портативна модель пірометра була розроблена в 1967 році провідною американською компанією Wahl. Саме вона послужила прототипом сучасних інфрачервоних пристроїв. Впровадження нових технологій і розробок дозволило удосконалити роботу пірометра. Основний її принцип будувався на визначенні теплової енергії, яку випромінював об'єкт. З широким впровадженням даних приладів з'явилася можливість вимірювати дистанційно температуру як рідких, так і твердих тіл.

Термометр-пірометр сьогодні класифікується за кількома найважливішими параметрами. Давайте розглянемо їх детально.

Головні ознаки

За даним критерієм можна виділити три основні види:

• Яскравісні. Температура нагрітого предмета визначається шляхом порівняння його кольору та відтінку еталонної нитки.
• Радіаційні. Такі пірометри визначають температуру об'єкта по потужності його теплового випромінювання.
• Колірні. Цей різновид приладу оцінює температуру предмета на основі колірного відображення його поверхні в різних спектрах.

Діапазон температур

Для того щоб отримувати точні показники температур, необхідно правильно підібрати пірометр. Що це означає? Даний пристрій має два типи модифікацій:

• Низькотемпературні. Пірометри подібного типу здатні вимірювати тільки негативні температури об'єктів.
• Високотемпературні. Ці пристрої виконують оцінку тільки нагрітих предметів. Тому у таких приладів одним з найважливіших параметрів є гранична температура вимірювань.

Тип виконання

Безконтактний пірометр також класифікується за типом призначення:

1. Портативні моделі являють собою кишенькову різновид цих пристроїв. Такі прилади незамінні тоді, коли при вимірюванні температури об'єкта до нього неможливо підійти на достатню відстань. Пірометри подібного роду обладнуються невеликим екраном, що дозволяє відображати текстову і графічну інформацію.
2. Стаціонарні пристрої. Пірометри стаціонарного типу застосовуються для високоточних вимірювань. Такі пристрої є затребуваними великими промисловими підприємствами, де потрібен постійний контроль за температурними показниками виробництва.

Рекомендація: співробітникам, які роблять заміри температур дуже часто, перед придбанням приладу рекомендується звернути увагу на пірометри інфрачервоні. Не завадить також порівняти основні характеристики і вартість декількох зразків, доступних на ринку. Нижче надамо короткий опис чотирьох видів інфрачервоних пірометрів.

Одноколірні моделі

Інфрачервоний (одноколірний) пірометр призначений для вимірювання однієї хвилі теплової енергії. Дані моделі недорогі, є ідеальним портативним варіантом. Принцип їх роботи дуже простий: досить навести пірометр на об'єкт і натиснути відповідну кнопку. Їх безперечною перевагою є можливість проводити виміри температур з будь-якої відстані.

Дані прилади мають обмеження по вимірюванню діаметра плями, а також дуже чутливі до забрудненості навколишнього середовища. Саме ці недоліки значно зменшують сферу їх застосування, наприклад, в задимленому або дуже вологому приміщенні одноколірний пірометр працюватиме некоректно.

Інфрачервоні термопари

Однією з спрощених різновидів інфрачервоних пірометрів є термопара. Основна особливість даного приладу полягає у відсутності складної електроніки, яка використовується для посилення одержуваного сигналу. Саме це стало його незаперечною гідністю, яку надало унікальну можливість для застосування даного приладу. Принцип роботи термопара досить простий: одержувана випромінювання перетвориться в термопарний нелінійний сигнал.

Переваги:

• низька вартість;
• хороша сумісність з вимірювальними приладами;
• показник максимальної температури вище, ніж у інших моделей.

Також варто звернути увагу і на недоліки. В принципі, їх тільки два:

• похибка більше 2%;
• широкий спектральний діапазон.

Двоколірний пірометр - що це таке?

Даний прилад з'явився порівняно недавно. Це більш вдосконалена модель, яка вимірює значення двох і більше випромінюваних хвиль. Перевагою двокольорового пірометра, яке значно відрізняє його від традиційних інфрачервоних пристроїв, є можливість працювати в різних колірних спектрах. Саме ці показники дозволяють користуватися з цим приладом в забруднених місцях, оскільки на нього не впливає наявність сторонніх речовин, типу диму, газу, пари та інших. Також даний пірометр незамінний в роботі з показниками чорноти, він з точністю визначить температуру твердого металу, що переходить у рідкий стан.

Оптоволоконні пірометри

Принцип роботи даних пристроїв ідентичний традиційним пірометру. Відмінність полягає тільки в наявність оптоволоконного кабелю, по якому транспортується світловий потік. Перевага такої комплектації полягає в тому, що даний шнур можна довільно згинати. Завдяки цьому з'являється можливість проводити виміри температури в самих важкодоступних місцях.

Оптоволоконні пірометри широко використовуються в місцях з підвищеним електромагнітним полем, де традиційні моделі повністю безсилі. Такі прилади оснащені фіксованим фокусом. Він дозволяє заміряти випромінювання теплової енергії з мінімальним діаметром плями від 0,1 мм. Однак такий фокус встановлює обмеження у відстані: для проведення точного вимірювання необхідно чітко дотримувати вказану в інструкції дистанцію.

Пірометр лазерний

Для того щоб проводити заміри на великій відстані, виробники встановили на пірометри лазерні приціли. Вони бувають декількох видів.

1. Лазерний пристрій з одним променем дає можливість прицілюватися пірометр тільки в центр плями теплової енергії. Залежно від моделей даних приладів, зона чутливості може мати похибка в 1-2 см. Такий дефект найбільш часто зустрічається в недорогих пристроях.
2. Пірометр лазерний з подвійним променем дозволяє визначити розміри і місце розташування вимірюваного об'єкта. Використовувати поблизу не рекомендується, так як показники найчастіше сильно завищені.
3. Кругові приціли - найбільш точні прилади, ефективно працюючі на різних відстанях і з будь-якими розмірами вимірюваного плями.

Інструкція

Купуючи даний пристрій, необхідно перевірити, чи є в комплекті інструкція. Пірометр - складний прилад, тому самостійно розібратися з функціями буде достатньо важко. В інструкції описуються важливі пункти, які потрібні для правильної роботи. Ось деякі з них:

• типи виходів і програмне забезпечення;
• дані про погрішності;
• показник інерції;
• тип фокусу;
• температурний режим;
• спектральний діапазон;
• коефіцієнт випромінювання та ін.

Застосування пірометрів

Пірометри інфрачервоні широко застосовуються в різних галузях:

• в тепловій енергетиці - коли до нагрітого предмету наблизитися неможливо;
• в електроенергетиці - пірометри застосовуються для безперервного контролю за об'єктами і забезпечення протипожежної безпеки в процесі їх експлуатації;
• в різних лабораторних дослідженнях - при відсутності можливості доторкнутися до досліджуваного предмета, або коли вимір його температури не виходить виконати звичайним способом;
• у будівництві - пірометри використовуються для визначення місць тепловтрат в будинках і будівлях житлового та промислового призначення, а також на теплотрасах з метою швидкого виявлення проривів.