Kā bezkontakta termometri ir izvietoti un darbojas?

Bezkontakta termometri vai pirometri mūsdienās ir ērtas ierīces dažādu priekšmetu, šķidrumu vai cietvielu temperatūras attālinātai mērīšanai. Tos plaši izmanto enerģētikā svarīgu zonu temperatūras operatīvai kontrolei, elektroenerģijas nozarē - ugunsdrošības nodrošināšanai, laboratorijas apstākļos, uzņēmumos, siltuma zudumu aprēķināšanas celtniecībā, ikdienas dzīvē, drošības sistēmās un daudz kas cits.

Pirmo šādu ierīci 1731. gadā izgudroja holandiešu fiziķis Pīters van Mushenbruks, un mērījumi tika veikti vizuāli. Temperatūru bija iespējams novērtēt pēc sarkanīgi karstā ķermeņa krāsas. Bet mūsdienu pirometru veidi ir ievērojami paplašinājuši to pielietojuma lauku, un var izmērīt pat temperatūru tuvu nullei grādi pēc Celsija un zemāk. Tomēr princips kopumā ir palicis tāds pats - mēra no objekta izstarotā siltuma starojuma jaudu un no tā izdara secinājumu par tā temperatūru. Mērījumus veic infrasarkanā un redzamā spektra diapazonā.

1967. gadā amerikāņu kompānija Wahl ieviesa pirmo pārnēsājamo pirometru, jo 60. gados tika veikti vissvarīgākie zinātniskie atklājumi, kas lika pamatus rūpniecisko pirometru ar pietiekami augstām īpašībām ar mazu izmēru izstrādei. Princips, kas balstās uz salīdzinošo paralēļu konstruēšanu, izmantojot infrasarkano staru uztvērēju, kas spēj noteikt objekta izstarotās siltumenerģijas daudzumu, ir ievērojami paplašinājis temperatūras mērījumu diapazonu gan šķidriem, gan cietiem ķermeņiem.

Pašlaik pirometri ir ļoti populāri, un tos plaši izmanto bezkontakta mērījumiem pie objektu temperatūras ikdienas dzīvē, mājokļu un komunālo pakalpojumu nozarē, uzņēmumos, kur ražošanas stadijās un daudzu ierīču darbības laikā ir nepieciešama dažādu procesu temperatūras kontrole. Pirometri ļauj droši izmērīt pat karsta ķermeņa temperatūru, bez vajadzības fiziski ar to saskarties.

Pirometri ir optiski, ar starojumu un krāsu. Pirmie ļauj vizuāli salīdzināt apsildāmās korpusa krāsu ar atsauces diega krāsu un tādējādi noteikt tā temperatūru. Radiācija pārrēķina siltuma starojuma jaudu un var izmērīt diezgan plašu temperatūru diapazonu. Krāsa salīdzina objekta termisko starojumu dažādos spektros un pēc tam aprēķina tā temperatūru, šādiem pirometriem ir arī plašs mērījumu diapazons.

Visus pirometrus var iedalīt arī zemā un augstā temperatūrā. Zema temperatūra pat ļauj izmērīt temperatūru zem nulles, un augstai temperatūrai ir augsta augšējā mērīšanas robeža.

Atkarībā no izpildes veida pirometri atšķiras pārnēsājamajos un stacionārajos. Tos izmanto lielos rūpniecības uzņēmumos ļoti precīzai un nepārtrauktai tehnoloģiskā procesa kontrolei, piemēram, kausētas plastmasas un metālu ražošanā. Pārnēsājamie pirometri ir populāri ikdienas dzīvē un kā pārnēsājami termometri dažādās nozarēs tie skaidri parāda informāciju par temperatūru displejā teksta vai grafiskā formā.

Mūsdienu infrasarkanā pirometra ierīci un darbību var aprakstīt šādi. Siltuma staru, ko saņem ierīce, fokusē optiskā sistēma, un pēc tam tas ieslēdzas temperatūras sensors (tas ir primārais pirometriskais devējs), pirometriskā devēja izejā tiek iegūts elektrisks signāls, kura vērtība ir proporcionāla pētāmā objekta temperatūras vērtībai. Signāls, kas saņemts no sensora, pēc tam iziet caur elektronisko devēju (tas ir sekundārais pirometriskais devējs), ieiet mērīšanas un aprēķināšanas ierīcē un tajā tiek apstrādāts. Aprēķina rezultāts tiek parādīts displejā, populārākajos modeļos - skaitļu veidā.

Tātad, lai iegūtu precīzu pētāmā objekta virsmas temperatūras vērtību, lietotājam tikai jāieslēdz ierīce, jānorāda tā uz pētāmo objektu un jānospiež poga Sākt. Mērījumu rezultāts tiks parādīts displejā ciparu formā vai grafiski daudzkrāsaina attēla veidā, kur zemas, vidējas un augstas temperatūras reģioni spektrāli tiks izcelti dažādās krāsās.

Pirometru galvenie tehniskie parametri:

• optiskā izšķirtspēja (ir pieejami modeļi ar izšķirtspēju no 2: 1 līdz 600: 1);

• izmērītais temperatūras diapazons (maksimālais - no -50 ° C līdz + 4000 ° C);

• mērījuma izšķirtspēja - tipiskās vērtības ir 0,1 ° C vai 1 ° C;

• mērījumu precizitāte (± 1,5% tiek uzskatīta par optimālu);

• ātrums (mūsdienu pirometri prasa ne vairāk kā 1 sekundi);

• izstarošanās spēja - var būt pielāgota vai fiksēta;

• mērķēšanas metode - lāzera apzīmējums vai optiskā vadība.

Svarīgākie pirometru parametri ir objekta melnuma pakāpes iestatīšana un ierīces optiskā izšķirtspēja (redzes indikators). Pirometra optisko izšķirtspēju raksturo attiecība starp attālumu no pirometra līdz ķermeņa virsmai un apaļas vietas diametru uz ķermeņa virsmas (precīzas temperatūras mērīšanas laukumu ierobežo šī vieta), kuras temperatūra tiek mērīta.

Tātad, ja temperatūras mērījumi ir nepieciešami no neliela attāluma, tiek izmantots pirometrs ar nelielu izšķirtspēju, piemēram, 4: 1, un, ja mērījumus plāno no vairākiem metriem, izšķirtspējai jābūt lielākai, lai svešķermeņi neietilpst ierīces redzamības laukā. Bieži vien pirometri ir aprīkoti ar lāzera mērķa apzīmētāju, lai precīzāk norādītu instrumentu uz pētāmo objektu.

Materiāla melnuma vai izstarojuma pakāpe raksturo paša materiāla atstarošanos, kura temperatūru attālināti mēra ar pirometru. Infrasarkanajam termometram, kas šodien ir populāri pirometri, šis indikators ir ārkārtīgi svarīgs. Tas nosaka pētāmās virsmas izstarotās enerģijas attiecību pret pilnīgi melna ķermeņa izstaroto enerģiju tajā pašā temperatūrā, un šī parametra vērtība ir diapazonā no 0 līdz 1. Tādējādi oksidēta tērauda melnums ir 0,85, bet pulēta - 0,075.

Daudzās tiešsaistes tirdzniecības platformās un elektronikas veikalos mūsdienās ir plaši pārstāvēti portatīvie uz lāzeru orientētie pirometri, kas ir lieliski piemēroti sadzīves vajadzībām, kā arī speciāli medicīniski pirometri dzīvsudraba termometru aizstāšanai. Rūpnieciskiem mērķiem tiek izmantoti precīzāki un dārgāki pirometri, kuriem, cita starpā, ir papildu līdzekļi informācijas pārsūtīšanai un spēja izveidot savienojumu ar datoru un īpašām ierīcēm.

Skatīt arī: Temperatūras sensori - termistori