Jak są ustawione i działają termometry bezdotykowe?

Bezkontaktowe termometry lub pirometry są dziś wygodnymi urządzeniami do zdalnego pomiaru temperatury różnych obiektów, cieczy lub ciał stałych. Są szeroko stosowane w energetyce do kontroli operacyjnej temperatury ważnych obszarów, w energetyce w celu zapewnienia bezpieczeństwa pożarowego, w warunkach laboratoryjnych, w przedsiębiorstwach, w budownictwie do obliczania strat ciepła, w życiu codziennym, w systemach bezpieczeństwa i wielu innych.

Pierwsze takie urządzenie zostało wynalezione w 1731 roku przez holenderskiego fizyka Petera van Mushenbrook, a pomiary zostały wykonane wizualnie, można było ocenić temperaturę rozgrzanego do czerwoności ciała. Ale współczesne typy pirometrów znacznie rozszerzyły zakres ich zastosowania, a nawet temperaturę bliską zera można zmierzyć stopnie Celsjusza i poniżej. Jednak zasada pozostała zasadniczo taka sama - mierzona jest moc promieniowania cieplnego emanującego z obiektu, z którego wyciąga się wniosek na temat jego temperatury. Pomiary są przeprowadzane w zakresie widma podczerwonego i widzialnego.

W 1967 r. Amerykańska firma Wahl wprowadziła pierwszy przenośny pirometr, ponieważ w latach 60. dokonano najważniejszych odkryć naukowych, które położyły podwaliny pod rozwój pirometrów przemysłowych o wystarczająco wysokiej charakterystyce i małych wymiarach. Zasada oparta na konstrukcji paralel porównawczych, wykorzystująca odbiornik podczerwieni zdolny do określania ilości energii cieplnej emitowanej przez obiekt, znacznie rozszerzyła zakres pomiarów temperatury zarówno dla cieczy, jak i ciał stałych.

W tej chwili pirometry są bardzo popularne i są szeroko stosowane do bezdotykowego pomiaru w odległości od temperatury przedmiotów w życiu codziennym, w sektorze mieszkaniowym i użyteczności publicznej, w przedsiębiorstwach, gdzie wymagana jest kontrola temperatury różnych procesów na etapach produkcji i podczas pracy wielu urządzeń. Pirometry umożliwiają bezpieczny pomiar temperatury nawet gorącego ciała, bez konieczności fizycznego kontaktu z nim.

Pirometry są optyczne, promieniujące i barwne. Pierwsze umożliwiają wizualne porównanie koloru ogrzewanego korpusu z kolorem nici referencyjnej, a tym samym określenie jego temperatury. Promieniowanie ponownie oblicza moc promieniowania cieplnego i może mierzyć dość szeroki zakres temperatur. Kolor porównuje promieniowanie cieplne obiektu w różnych widmach, a następnie oblicza jego temperaturę, takie pirometry mają również szeroki zakres pomiarów.

Wszystkie pirometry można również podzielić na niską temperaturę i wysoką temperaturę. Niska temperatura pozwala nawet na pomiary temperatur poniżej zera, a wysoka temperatura ma wysoką górną granicę pomiaru.

W zależności od rodzaju wykonania pirometry różnią się przenośnym i stacjonarnym. Te ostatnie są stosowane w dużych przedsiębiorstwach przemysłowych do bardzo precyzyjnej i ciągłej kontroli procesu technologicznego, na przykład w produkcji stopionych tworzyw sztucznych i metali. Przenośne pirometry są popularne w życiu codziennym, a jako przenośne termometry w różnych branżach wyraźnie prezentują informacje o temperaturze na wyświetlaczu w formie tekstowej lub graficznej.

Urządzenie i działanie nowoczesnego pirometru na podczerwień można opisać w następujący sposób. Promień cieplny odbierany przez urządzenie jest skupiany przez układ optyczny, a następnie pada czujnik temperatury (jest to główny przetwornik pirometryczny), na wyjściu przetwornika pirometrycznego uzyskuje się sygnał elektryczny, którego wartość jest proporcjonalna do wartości temperatury badanego obiektu. Sygnał odebrany z czujnika przechodzi następnie przez elektroniczny przetwornik (jest to wtórny pirometryczny przetwornik), wchodzi do urządzenia pomiarowego i obliczeniowego i jest w nim przetwarzany. Wynik obliczeń wyświetlany jest na wyświetlaczu, w najpopularniejszych modelach - w postaci liczb.

Aby więc uzyskać dokładną wartość temperatury powierzchni badanego obiektu, użytkownik musi jedynie włączyć urządzenie, skierować je na badany obiekt i nacisnąć przycisk Start. Wynik pomiaru zostanie wyświetlony na wyświetlaczu w postaci liczb lub graficznie w postaci wielokolorowego obrazu, przy czym regiony o niskiej, średniej i wysokiej temperaturze zostaną widmowo wyróżnione różnymi kolorami.

Główne parametry techniczne pirometrów:

• rozdzielczość optyczna (dostępne są modele o rozdzielczości od 2: 1 do 600: 1);

• zmierzony zakres temperatur (maksymalny - od -50 ° C do + 4000 ° C);

• rozdzielczość pomiaru - typowe wartości to 0,1 ° C lub 1 ° C;

• dokładność pomiaru (± 1,5% uważa się za optymalną);

• prędkość (nowoczesne pirometry wymagają nie więcej niż 1 sekundę);

• emisyjność - może być niestandardowa lub stała;

• metoda celowania - oznacznik laserowy lub prowadzenie optyczne.

Najważniejszymi parametrami pirometrów są ustawienie stopnia czerni obiektu i rozdzielczości optycznej (wskaźnika wzroku) urządzenia. Rozdzielczość optyczna pirometru charakteryzuje się stosunkiem odległości pirometru do powierzchni ciała do średnicy okrągłego punktu na powierzchni ciała (obszar dokładnego pomiaru temperatury jest ograniczony tym miejscem), którego temperatura jest mierzona.

Tak więc, jeśli wymagane są pomiary temperatury z niewielkiej odległości, stosuje się pirometr o małej rozdzielczości, na przykład 4: 1, a jeśli pomiary są planowane z kilku metrów, rozdzielczość powinna być większa, aby ciała obce nie wpadały w pole widzenia urządzenia. Często pirometry są wyposażone w laserowy desygnator celu, aby precyzyjniej skierować instrument na badany obiekt.

Stopień czerni lub emisyjności materiału charakteryzuje współczynnik odbicia samego materiału, którego temperaturę mierzy się zdalnie za pomocą pirometru. Dla termometru na podczerwień, które są obecnie popularnymi pirometrami, wskaźnik ten jest niezwykle ważny. Określa stosunek energii emitowanej przez badaną powierzchnię do energii emitowanej przez całkowicie czarne ciało w tej samej temperaturze, a wartość tego parametru mieści się w zakresie od 0 do 1. W ten sposób oksydowana stal ma czerń 0,85, a polerowana - 0,075.

Na wielu internetowych platformach handlowych oraz w sklepach z elektroniką przenośne pirometry zorientowane laserowo są dziś szeroko reprezentowane, idealne do użytku domowego, a także specjalne pirometry medyczne zastępujące termometry rtęciowe. Do celów przemysłowych stosuje się dokładniejsze i droższe pirometry, które mają między innymi pomocnicze środki przesyłania informacji oraz możliwość podłączenia do komputera i urządzeń specjalnych.

Zobacz także: Czujniki temperatury - termistory