Как работает лазерный термометр

Как работает лазерный термометр

Как работает лазерный термометр

Как выбрать пирометр (2020)

Содержание

Содержание

Попробуйте, подсчитать, сколько приборов для измерения температуры вас окружает. Градусник, уличный термометр, домашний термометр, термометр в духовке, индикатор перегрева двигателя, термодатчики в холодильнике и морозильнике – причем это далеко не полный набор. И неудивительно – температура предметов и сред оказывает непосредственное влияние на сохранность продуктов, на работоспособность механизмов, электроники, да и нас самих. Поэтому точному измерению этой физической величины всегда придавалось большое значение.

Чаще всего мы меряем температуру контактным способом – с помощью термометра, прикладывая его к предмету или погружая в среду. Но иногда возникает необходимость произвести измерение на расстоянии. Как измерить температуру раскаленного куска металла? Быстро найти горячий участок трубопровода, проходящего на большой высоте? Определить, не перегревается ли высоковольтная шина? Контактный метод в этих случаях подходит плохо и на помощь приходят бесконтактные измерители — пирометры.

Принцип работы пирометров

Нагретые тела являются источниками инфракрасных лучей. И чем сильнее нагрето тело, тем мощнее ИК-излучение. Человеческий глаз не видит этого излучения, но для электронных сенсоров особой разницы между видимым светом и инфракрасным нет. Испускаемые предметом инфракрасные лучи проходят сквозь объектив и проецируются на сенсор, который по интенсивности излучения определяет температуру предмета.

Из принципа работы вытекают основные достоинства и недостатки пирометров. Инфракрасные лучи подчиняются законам оптики, но следует знать, что прозрачность многих материалов для инфракрасного излучения совсем не та, что для видимых лучей. Так, через обычное стекло проникают ИК-лучи с длиной волны не более 1 мкм. А большинство пирометров работает в диапазоне 8-14 мкм, и стекло для них будет непрозрачным.

Существует миф, что пирометр измеряет температуру с помощью лазерного луча – это не так, лазер служит только для прицеливания. Пятнышко лазерной указки на предмете еще не гарантирует того, что вы получите температуру именно предмета, а не оконного стекла, через которое прошел лазерный луч.

Пирометр может измерять температуру и по отраженному ИК-излучению – это может помочь при работе с труднодоступными деталями: не обязательно пытаться получить доступ к разогретой детали, для измерения температуры достаточно его отражения в зеркале. Но это же достоинство пирометра оборачивается и самым весомым недостатком – отраженный инфракрасный свет затрудняет измерение температуры и интересующего нас предмета, ведь какая-то часть ИК-излучения, идущая от него – отраженная. Чем выше отражающие способности материала, тем большую погрешность в результат вносят отраженные лучи. Для исключения этой погрешности следует знать коэффициент эмиссии поверхности предмета, температуру которого вы измеряете. Этот коэффициент характеризует отражающие способности материала и зависит от самого материала, от обработки поверхности (полировка может снизить этот коэффициент на порядок), от окраски и т.д. У большинства пирометров в руководстве приводится таблица с коэффициентами эмиссии распространенных материалов и вам потребуется ввести подходящее значение перед измерением.

У совсем простых моделей такой настройки нет, и они пригодны только для измерения температуры предметов из ограниченного списка материалов. В моделях подороже числа вводить не надо, вид материала можно выбрать в экранном меню. Но в любом случае как-то задать этот коэффициент потребуется – самостоятельно его приборы определить не в состоянии.

Еще один недостаток пирометров – они не измеряют температуру воздуха. Атомы воздуха слишком сильно рассредоточены, поэтому испускаемое ими инфракрасное излучение несравнимо мало по сравнению с излучением от любого предмета. Если даже у прибора есть функция измерения температуры воздуха, то это значит лишь, что в нем есть отдельный термометр внутри – и температуру он будет измерять только в месте нахождения.

Характеристики пирометров

Оптическое разрешение пирометра
Очевидно, «поле зрения» пирометра должно быть небольшим – чтобы пятно, которое «видит» сенсор, не превышало размеров предмета, температура которого нам интересна. Казалось бы, в чем проблема – надо подобрать объектив так, чтобы его угол зрения был минимальным. Но чем меньше площадь измеряемого пятна, тем меньше лучей проходит сквозь объектив и тем чувствительней должен быть сенсор. Поэтому оптическое разрешение пирометра – соотношение между расстоянием до предмета и диаметром пятна измерений – во многом определяет его функциональность и цену.

Приборы с небольшим оптическим разрешением – до 10:1 чаще используются для несложных измерений и в быту. Рабочее расстояние таких приборов – не более 1 метра, на больших расстояниях точность измерений сильно снижается.

Приборы с оптическим разрешением до 30:1 уже могут использоваться для измерения температуры небольших объектов на расстояниях до 3 метров.

Оптическое разрешение от 50:1 встречается обычно у профессиональных пирометров – они позволяют с высокой точностью измерять температуру тел на больших расстояниях, но и стоят в разы дороже бытовых.

Многие приборы снабжаются дополнительными функциями, позволяющими точнее «сфокусироваться» на интересующем вас объекте при одном и том же оптическом разрешении. Функция мин/макс значение, например, позволяет вывести на экран максимальное и минимальное значения температуры, которые прибор «увидел» внутри пятна. С этой функцией вы сможете определить температуру небольшого предмета, даже если пятно измерений больше его по размерам и в него попало много других, более холодных, предметов.

Некоторые приборы дают возможность настройки того, какую температуру будет показывать индикатор во время измерения: максимальную по пятну, среднюю или минимальную.

Функция непрерывного измерения пригодится при поиске точек утечки тепла или неисправных электрических элементов. С этой функцией вы можете перемещать лазерный маркер по интересующей вас поверхности, а пирометр будет в режиме непрерывного измерения выводить температуру поверхности в районе маркера.

Минимальная и максимальная определяемая температуры задают диапазон, в котором можно использовать прибор. Подбирайте параметры в соответствии с тем, каковы температуры интересующих вас объектов. Базовые модели обычно измеряют в пределах ‑50…500ºС, и для бытовых измерений этого вполне достаточно. Минимальная определяемая температура ниже -50 у этих приборов практически не встречается, а максимальная может достигать 2200ºС, но чем шире диапазон, тем дороже будет стоить пирометр.

Время отклика будет для вас важным, если нужно произвести множество измерений или если измеряемая температура меняется быстро. Например, под действием электрического тока некачественное контактное соединение может нагреться за секунду на сотни градусов. В этом случае времени отклика в 1 секунду будет слишком много – лучше брать прибор с временем отклика 0,5 секунд. Если и этого мало, придется раскошелиться – профессиональные модели обладают временем отклика до 0,15 секунд, но и стоят они соответственно.

Коэффициент эмиссии определяет, на какой материал настроен прибор. Бытовые приборы имеют коэффициент 0,95 – они подойдут для измерения температуры предметов из матового пластика, бетона, кирпичей, человеческого тела и т.д. (см. таблицу).

Если коэффициент эмиссии материала, температуру которого вы хотите измерить, сильно отличается от 0,95, то его нужно привести к нужному значению, наклеив на поверхность кусок изоленты, покрасив матовой краской и т.п. Если это невозможно сделать, то лучше сразу подбирать прибор с изменяемым коэффициентом эмиссии – большинство таких приборов позволяют задавать его в диапазоне от 0,1 до 1.

Определение влажности говорит о том, что в прибор встроен гигрометр. Он определяет влажность окружающего воздуха, но никак не предмета, на который нацелен лазерный маркер (как некоторые думают). Зачем это нужно? Чаще всего этой функцией пользуются для определения точки росы и оценки риска выпадения конденсата на исследуемых поверхностях.

Пирометры с определением влажности, как правило, умеют сами рассчитывать точку росы и при измерении температуры поверхности, могут сразу сообщить – появится ли на ней конденсат. Это может быть очень важно в складах, теплицах, да и в жилых помещениях тоже. Выпадение конденсата – неприятность само по себе, но при определенных температурах оно еще и способствует образованию плесени. Некоторые пирометры имеют функцию определения риска образования плесени.

Варианты выбора пирометров

Для бытовых целей вполне подойдет недорогой пирометр с диапазоном -50…500ºС – с его помощью вы сможете определить температуру сковородки, мяса в духовке или двигателя машины, не рискуя обжечься.

Для дистанционного определения температуры раскаленных и расплавленных металлов вам потребуется прибор с широким диапазоном и большим оптическим разрешением.

Если пирометр нужен вам, чтобы следить за климатом в помещениях, выбирайте среди приборов с определением влажности – он поможет вам избежать сырости и плесени.

Если вы делаете множество измерений, выбирайте среди приборов с памятью – чтобы избавить себя от необходимости записывать каждое значение.

Пирометр — что это такое?

Испокон веков люди измеряли температуру. Казалось бы, нет ни чего проще, однако при более детальном рассмотрении этот вопрос сразу обрастает все новыми и новыми сложностями. Первобытному человеку, наверное, было достаточно измерение температуры по принципу холодно-тепло и в зависимости от этого, он надевал либо набедренную повязку, либо шкуру убитого накануне медведя! Но времена меняются, и такого рода измерение уже не устраивает, а точности измерения становится не достаточно.

Появились разного вида термометры, которые позволяли достаточно точно измерять температуру. Но и они не всегда были удобны, так как для измерения термометром необходим контакт измерительного зонда с объектом измерения. А как быть если необходимо измерить температуру в точке, до которой очень трудно добраться? А если точка находится в агрессивной среде? А если объект находится в постоянном движении?

В общих чертах была поставлена задача и инженерная мысль начала поиск решения этой проблемы. Так, во второй половине прошлого века появились первые пирометры. Первый пирометр был разработан и выпущен в 1967 году американской компанией WAHL.

Компания смогла на основе важнейших физических открытий в этой области начать массовое производство пирометров с высокими потребительскими характеристиками и все это смогли спрятать в маленький корпус. Новый принцип измерения заключался в построения сравнительных параллелей, когда вывод о температуре тела производился на основе данных инфракрасного приемника, определяющего количество излучаемой телом тепловой энергии. Такой метод измерения позволил существенно расширить границы измерения температуры твердых и жидких тел в самых труднодоступных местах. Пирометры прочно заняли свое место в линейке приборов для определения температуры!

Строго говоря, пирометр — это прибор который бесконтактно производит измерение температуры разного рода тел и сред на основе измерения мощности теплового излучения объектов измерения в диапазоне инфракрасного излучения, а также в области видимого света.

Исходя из этого, можно определить основные характеристики пирометров — это оптическое разрешение и настройка степени черноты тела. Оптическое разрешение или как его еще называют Показатель визирования это отношение диаметра пятна визирования на поверхности объекта, измерение температуры ( излучения) с которого регистрируется пирометром к расстоянию до объекта. Это можно представить себе так — конусный луч фонарика освещает поверхность и чем дальше поверхность тем большее пятно засвечивается то есть с увеличением расстояния до измеряемого объекта большая поверхность измеряется.

Но как быть когда необходимо измерить очень маленький объект в окружении других объектов, имеюoих разные температуры? Ответ прост — коэффициент визирования (оптическое разрешение пирометра) должен быть максимальным (то есть, конус «фонарика» должен быть очень узким в предельном значении — луча). Это достигается использованием качественной оптики или проще говоря объективом пирометра, при этом стоимость одинаковых пирометров с разными объективами (коэффициентами визирования) может отличаться в десятки раз! Для точности визирования современные пирометры имеют лазерный указатель, который будет показывать центр измерительного пятна.

Ни в коем случае нельзя эту точку воспринимать как область измерения температуры — в зависимости от оптического разрешения область измерения будет кругом, с центром в точке от лазерного луча, с диаметром от 1 сантиметра до 1 метра! Степень черноты тела или как его называю иначе коэффициент излучения характеризует прежде всего свойства поверхности объекта измеряемую пирометром. Этот показатель определяется как отношение энергии, излучаемой данной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Он может принимать значения от 0,1 до значений, близких к 1.

Для примера: если для окисленной стальной поверхности коэффициент составляет примерно 0,85, то для полированной стали он снижается до 0,075. Это один из основных факторов, которые влияют на точность показаний иными словами — не может быть произведен замер температуры с большой точностью, без корректировки пирометра, для конкретного объекта. Но это необходимо делать только в том случае, когда нам необходимо получить очень точные показатели измерений.

В повседневной жизни для измерения температуры погрешность вносимая коэффициентом излучения, соизмерима и укладывается в общую погрешность, при этом необходимо учитывать «однородность» измеряемых пирометром объектов то есть с одинаковы коэффициентом излучения или же в определенном диапазоне.

Все пирометры можно разделить по следующим категориям или признакам:

  • По принципу измерения пирометры бывают яркостные пирометры позволяющие определять температуру объекта путем сравнения цвета с эталоном.
    Радиационные пирометры измеряющие температуру объекта посредством пересчета мощности теплового излучения. Цветовые пирометры позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах.
  • По температурному диапазону:
    Низкотемпературные. Пирометры этого типа способны определять отрицательные температуры, при этом диапазон положительных температур может быть достаточно большим.
    Высокотемпературные. Пирометры работают в диапазоне высоких температур и не способны производить замеры объектов с отрицательной температурой.
  • По способу эксплуатации:
    Переносные пирометры предназначенные для эксплуатации в полевых условиях. Они имеют малый вес, дисплей отображения показателей, автономное питание. Предназначены для очень широкого круга задач по измерению температуры. Могут иметь внутреннюю память и подключаться к компьютеру для передачи данных.
    Стационарные пирометры предназначены для выполнения чаше всего постоянного замера в конкретной точке. Обладают повышенной точностью и как правило не имеют своего дисплея, а передают данные на компьютер или пульт управления Способны работать при неблагоприятных условиях окружающей среды. Чаще всего применяются при необходимости замеров на промышленных предприятиях. Имеют большие размеры и вес.

Область применения пирометров очень велика, и они все сильнее теснят традиционные приборы для измерения температуры. Но все таки основная задача пирометров это измерение температуры в труднодоступных местах и в местах с агрессивными средами, а также объекты которые находятся в постоянном движении или расположены в электро или пожароопасных местах.

В настоящее время предложений по продаже пирометров очень много и здесь главное не ошибиться в выборе производителя. Пирометры, которые предлагаем мы, выпущены на промышленном государственном предприятии Китая, заводе по производству электронных приборов и компонентов CEM, SHENZHEN EVERBEST MACHINERY INDUSTRY CO., LTD.

Государственное предприятие «СЕМ» принадлежит к категории предприятий имеющих высшую оценку экспертов по качеству выпускаемой продукции. Этому предприятию предлагают свои заказы для производства многие ведущие фирмы, специализирующиеся на разработке измерительной техники. В линейке пирометров, представленных фирмой «СЕМ» насчитывается десятки пирометров, которые обеспечивают все диапазоны измерения температуры.

При выборе пирометра следует обратить внимание на следующие особенности и характеристики:

  • Диапазон измеряемой температуры. Разные модели инфракрасных пирометров способны показывать температуру объектов от отрицателных до высоких температур, лучше выбирать пирометр уже зная какой диапазон температур вам нужен
  • Оптическое разрешение. еще называют показателем визирования. Оптическое разрешение пирометра определяется отношением диаметра так называемого пятна на поверхности объекта, излучение с которого регистрируется пирометром к расстоянию до объекта. Чтобы понять какое оптическое разрешение пирометра вам нужно, необходимо знать где будет применяться прибор. Если нужно или возможно измерять температуру объекта с небольшого расстояния(10-30см) и площадь предмета будет достаточно большой(от 3см2), то подойдут инфракрасные термометры с небольшим оптическим разрешением например 8:1 вряд ли подойдет. Если требуется измерять температуру с растояния в несколько метров, то следует выбирать пирометр с высоким оптическим разрешением, так что бы пятно измерения не выходило за пределы объекта например 50:1.
  • Ниже изображен рисунок пирометра и его пятно измерения температуры на разном расстоянии, как выбрать пирометр:

  • Погрешность. Выбирается пирометр в зависимости от того с какой точностью вам нужно измерить температуру объекта с помощью бесконтактного термометра
  • Излучаемость (коэфициент излучения). Коэффициент излучения (называемый иногда «степень черноты») характеризует способность поверхности тела излучать инфракрасную энергию. Этот коэффициент определяется как отношение энергии, излучаемой конкретной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Коэффициент излучения пирометра может принимать значения от очень малых, ниже 0,1 до близких к 1. В недорогих моделях пирометров он как правило фиксированный(усредненный 0,95), если вы измеряете температуру объекта у которого степень черноты отличается от 0,95 то пирометр с фиксированным коэфициэнтом будет измерять с большей погрешностью. В более дорогих моделях есть возможность устанавливать для каждого объекта свой коэффициент излучения. Неправильный выбор коэффициента излучения — основной источник погрешности для всех пирометрических методов измерения температуры.
  • Контактный датчик температуры (термопара). У более дорогих моделях в комплекте идет термопара с помощь которой можно откалибровать пирометр для каждого объекта, путем вычисления коэфициента излучения.
  • Лазерный целеуказатель. Практически во всех моделях пирометров есть лазерный целеуказатель, он упрощает наведение инфракрасного термометра на цель В профессиональгных моделях пирометров встроен двойной лазерный целеуказатель, при наведении на объект когда два лазерных луча сходятся в одной точке достигаестся оптимальное расстояние до объекта.
  • Возможность записи видео и фото. Модели пирометров с возможностью при измерении температуры одновременной записи видео измеряемого объекта, эта функция удобна при анализе данных температуры объекта.
  • Передача данных на ПК. Модели имеющие интерфейс USB для передачи данных на ПК и последующего анализа
  • Регистрация и удержание данных на дисплее. Возможность пирометров регисрировать максимум и минимум при измерении температуры, а также удерживвать показания после измерения.
  • Пирометр. Что это такое?

    Пирометр, бесконтактный термометр, инфракрасный термометр, что это, как устроено, из чего сделано, как с этим работать? Давайте разберемся. И разберем один из таких приборов. В роли подопытного будет использоваться пирометр производства BENETECH GM-700. Это один из недорогих пирометров для широкого применения.

    Итак, для чего нужен этот прибор? Этот инструмент измеряет температуру поверхности какого-либо предмета без физического контакта с ним на расстоянии. Делает это он достаточно быстро (0,5 сек в основном, как и оговаривает производитель, но иногда измерение может затянуться и до нескольких секунд), что дает ему преимущество перед контактными термометрами, которые подвержены инерционности измерений и зависимостью от теплового контакта с поверхностью. Измерение температуры на расстоянии и без физического контакта является очень удобным и практичным методом измерения температуры. Данные приборы возможно, а иногда и просто незаменимо использовать в промышленности, электрике, электронике, в бытовых задачах. Приведем несколько примеров. В электрике очень часто встречаются такие типы соединений как скрутки, клеммные колодки и другие типы соединения проводов. Качество таких соединений характеризуется надежностью и площадью контакта между соединяемыми проводами под нагрузкой. Если контактное сопротивление будет велико, то скрутка или соединение будет греться и может привести к пожару. Для контроля качества соединения используется метод контроля температуры соединения – если соединение слабое, окислилось или в нем образовался какой-либо дефект, под нагрузкой это соединение из-за высокого контактного сопротивления начнет греться, что и позволяет нам выявить пирометр самым безопасным способом без прикосновения к контактам электропроводки. Если дом неэффективно удерживает тепло в холодное время года, то пирометр позволит быстро определить места утечки тепла на стыках, окнах, дверях и т.д. Причем не будет необходимости лезть в каждый угол, ведь пирометр способен сделать это с расстояния. В электронике часто следствием неправильной работы схемы является нагрев компонентов. Здесь также пирометр способен локализовать проблему и измерить степень нагрева той или иной области схемы. В общем, сфера применения этого измерительного прибора ограничивается фантазией и необходимостью.

    Справедливости ради необходимо отметить, что со всеми этими задачами справится намного лучше и нагляднее тепловизор, но это совсем другой уровень приборов и их стоимости.

    Почему пирометру удается измерять температуру на расстоянии? Как можно понять из названия прибора, он использует свойство объектов излучать тепловые волны в диапазоне инфракрасного излучения. Данный прибор оснащен датчиком, улавливающим это излучение, и передает на электронную схему, которая на основе получаемых данных высчитывает мощность теплового излучения в единицах измерения тепла – градусы Цельсия или Фаренгейта, как правило.

    Для более наглядной демонстрации перейдем к пирометру GM-700 и его разборке. Корпус прибора состоит из пластика, приятного на ощупь. Сначала нужно снять черную крышку с рукоятки, черную крышку спереди и сзади. Крепятся на защелках. Аккуратно отщелкиваем. Два винта откручиваем в области кнопки и оси крышки рукоятки. Теперь разъединить на две половинки мешают только наклейки внутри рукоятки, которые можно разрезать.

    Читайте также  Игрушки из трикотажа сшить

    Крышка со стороны датчика склеена с лазерным модулем, поэтому стоит быть аккуратным, чтобы не оторвать провода и не нарушить направленность лазера. Крышка со стороны дисплея просто снимается и состоит из стекла, защищающего дисплей и резиновых кнопок.

    После разделения корпуса пополам открывается вся начинка прибора. Кнопка с пружинкой (спусковой крючок) нажимает кнопку на печатной плате прибора (такие кнопки используются часто в компьютерных мышках и концевых выключателях).

    Не удивительно, но сердцем схемы является черное пятно – микросхема на печатной плате, которая управляет получаемыми данными от датчика температуры и дисплеем с кнопками. Здесь особо не разобраться в тонкостях. Все остальное это лишь необходимая обвязка – стабилизатор напряжения (возле бузера и переключателя единиц измерения), микросхема памяти (в корпусе so-8), резисторы, конденсаторы. Дисплей подключается через резиновые токопроводящие шины. Такой ЖК дисплей без подсветки потребляет очень малый ток, за что очень хорош для использования в портативных устройствах на подобие этого. Подсветка функционально может включаться и выключаться как и лазерный указатель для экономии энергии батарейки – верхняя правая кнопка с соответствующими символами лампочки и точки в треугольнике.

    Теперь главный элемент схемы прибора – датчик температуры. Он скрывается в металлической трубке с пластиковыми элементами. Пластиковая трубка состоит из двух половинок и легко достается, внутри нее находится светофильтр, по форме схожий с линзой Френеля, концентрирующей поток ИК излучения на датчике. Внутри пластиковой трубки имеется множество насечек, располагая линзу в которых регулируется фокус для получения оптимальных результатов измерения. Металлическая трубка жестко закреплена без видимого крепежа к печатной плате, на дне которой виден датчик. Датчик похож на популярный MLX90614. Вся эта конструкция для датчика необходима для уменьшения влияния внешних факторов на измерения датчика.

    Как видно, прибор устроен достаточно просто. Но пользоваться пирометром в первый раз бывает не совсем просто. Нажать на кнопку и получить результат будет не правильно, так как необходимо учитывать некоторые условия при измерении пирометром.

    Чтобы верно измерять температуру при помощи пирометра необходимо следовать правилам:

    • Поверхность объекта измерения должна находиться в прямой видимости.
    • Между объектом и пирометром не должно быть посторонних тел или объектов, в том числе пыль, дым, пар и т.д. Дело в том, что любая преграда будет вносить влияние на измерение температуры, т.к. все объекты имеют ИК излучение. Даже загрязнение линзы пирометра будет вносить искажения в измерения.
    • Расстояние между объектом и пирометром должно быть таким, чтобы в области измерения был только объект, температура которого измеряется, полностью или частично. Этот параметр у пирометров может быть различным и характеризуется как D:S – оптическое разрешение. Это есть отношение расстояния между пирометром и измеряемым объектом (D) к диаметру измеряемой поверхности (S). Чем ближе объект, тем меньше область измерения и ее диаметр и, наоборот, при удалении объекта от пирометра его площадь измерения будет увеличиваться. Таким образом, если площадь измерения будет слишком велика по отношению к объекту, и в области измерения будут присутствовать другие объекты, то результат измерения температуры будет усреднен между температурами всех объектов, входивших в область измерения, что даст заведомо неправильный или неточный результат. Рекомендуется выбирать такое, расстояние до объекта, чтобы область измерения была в 2 раза меньше самого объекта.
    • Необходимо учитывать коэффициент излучения предмета, температура которого измеряется. Различные материалы (вода, железо, кожа) имеют различный коэффициент излучения (отношение энергии теплового излучения «серого тела» согласно Закону Стефана Больцмана, к излучению «абсолютно черного тела» при той же температуре, для более подробного ознакомления можно скачать таблицу в приложениях к статье). Для удобства измерения пирометр GM-700 имеет возможность в настройках задать этот коэффициент, с учетом которого будет отображаться измеренная температура (параметр EMS — emissivity). Для этого при помощи кнопки mode выбираем режим EMS и кнопками со стрелками вверх и вниз настраиваем этот коэффициент. Если не удается правильно измерить температуру блестящих или отполированных предметов, то необходимо на пирометре установить другой коэффициент излучения или наклеить липкую ленту на поверхность или окрасить в черный цвет поверхность объекта. При этом нужно подождать пока краска или лента примет температуру объекта.

    Таблица коэффициентов излучения из инструкции к пирометру GM-700 (полная отсканированная версия инструкции в приложениях к статье):

    Ну, и напоследок немного о самом пирометре GM-700.

    • Диапазон температур -50..700°C (-58..1292°F)
    • Погрешность 0..700°C (32..1292°F): ±1,5°C(±2,7°F) или ±1,5%, -50..0°C (-58..1292°F): ±3°C (±5°F) (Для оценки брать большее значение)
    • Цена деления 0,1°C или 0,1°F
    • Время отклика 500 мс, 95% откликов
    • Спектральный отклик 8 — 14 мкм
    • Коэффициент излучения 0,10..1,00 настраивается (0,95 предустановленно)
    • Расстояние до пятна измерения D:S 12:1
    • Рабочая температура 0..40°C (32..1292°F)
    • Рабочая влажность 10..95% относительной влажности без конденсации, до 30°C (86°F)
    • Питание батарейки на 9 В, щелочные или никель-кадмиевые
    • Типичный срок службы батарейки (щелочные) модели без лазера: 22 часа, модели с лазером: 12 часов
    • Вес 222 г
    • Размеры 111 x 50 x 172 мм

    При нажатии кнопки mode на экране последовательно сменяются режимы работы MAX-MIN-DIF-AVG-HAL-LAL-STO-EMS (если режим не отображается, значит, сейчас устройство работает в главном режиме). Для выбора конкретного режима нажмите кнопку set.

    • MAX: измерение максимальной температуры
    • MIN: измерение минимальной температуры
    • DIF: При нажатии кнопки set прибор вычисляет и отображает разницу температуры относительно предыдущего измерения.
    • AVG: измерение средней температуры
    • HAL: настройка сигнализации о высокой температуре — при выбранном режиме HAL нажимайте кнопки со стрелками вверх или вниз, чтобы установить температуру срабатывания датчика слишком высокой температуры, по окончании подтвердите значение, нажав кнопку set. Если измеренная температура больше заданной, на экране отображается значок HI и пирометр запищит.
    • LAL: настройка сигнализации о низкой температуре — при выбранном режиме HAL нажимайте кнопки со стрелками вверх или вниз, чтобы установить температуру срабатывания датчика слишком низкой температуры, по окончании подтвердите значение, нажав кнопку set. Если измеренная температура ниже заданной, на экране отображается значок LOW и пирометр запищит.
    • STO: хранение данных — если выбран режим STO, при нажатии кнопки set на экране отображается символ DATA. После считывания показаний температуры, нажмите кнопку sto cal, чтобы запомнить это значение, затем кнопку со знаком подсветки — показывается содержимое памяти устройства. Устройство поддерживает 12 ячеек памяти. Чтобы в режиме обычного измерения посмотреть данные, записанные в память, нажмите кнопку sto cal. Для удаления всех значений из памяти удерживайте кнопку sto cal в течение 3 секунд.
    • EMS: Установка коэффициента излучения — нажимайте кнопки со стрелками вверх или вниз для установки значения коэффициента, кнопка set записывает введенное значение и возвращает устройство в основной режим.

    Результаты измерения пирометром различных объектов (продукты на нижней полке морозильника, продукты на верхней полке морозильника, батарея отопления, кипящая вода):

    Реальная погрешность измерений составила около 2-3% (возможно в силу механического вмешательства при разборке или других факторов, таких как пар от кипящей воды, например).

    Пирометр (бесконтактный ИК-термометр) с «лазерной подсветкой цели» :)

    • Цена: $13.35 — $14.14
    • Перейти в магазин

    Опишу недавно приехавший с Gamesalor бесконтактный термометр с лазерным указанием точки измерений.

    Цели данного обзора:
    — освежить в памяти этот класс весьма полезных устройств;
    — пройтись инфракрасным излучением по реперным точкам шкалы Цельсия;
    — привести небольшое сравнение с контактным термометром;
    — а так же, рассказать некоторые хитрости проведения измерений.

    Обзор этого термометра уже был, весьма подробный с технической стороны, но лишённый изюминки в плане метрологии и сравнения с другими термометрами.

    По поводу разницы в ценах: нижняя цена возможна при трюке в вишлистом (добавляем в вишлист, потом оттуда в корзину), верхняя — если сразу с витрины в корзину.

    Освежим в памяти
    Принцип действия прибора очень прост: фотодатчик прибора принимает инфракрасное излучение определённого спектра, отражаемое или излучаемое предметом на который направлен прибор.
    Вопреки расхожему мнению — сам прибор ничего не излучает. Проверить это, кстати, очень просто — достаточно всего лишь направить прибор в сторону объектива мобильного телефона. Ввиду удешевления конструкции фотоаппараты мобильных телефонов не имеют ИК-фильтра. Пользуясь этой особенностью многие таким образом проверяют ИК-пульты от бытовой техники.
    Все те кто говорит обратное — либо не понимают принцип работы, либо невнимательно читали инструкцию. В инструкции сказано «не направлять лазерный целеуказатель в глаза«.
    Оптическое разрешение (или показатель визирования, или угол раскрыва приёмника) — это те самые цифры 12:1 (или угол раскрыва около пяти градусов) которые указаны на корпусе прибора. Эти цифры, кроме того что говорят о том какое «пятно» будет захвачено в область измерения, ещё и являются показателем области применения прибора.
    Т.е. если я захочу померить температуру объекта, скажем с 5 метров, то этим объектом должна быть доменная печь или, по меньшей мере, печка-буржуйка, т.к. диаметр «пятна» будет 41.6см. Т.е. это прибор для измерений «малой дальности».
    Кстати, насчёт того что написано на корпусе у меня какое-то неоднозначное ощущение: с одной стороны — это такое же как у автора предыдущего обзора — на полутора метрах диаметр пятна 13.2см. С другой стороны 150см/12=12.5см, т.е. не совпадает (хотя средняя цифра совпадает, но почему ж такая нелинейность тогда?). С третьей стороны 60″*2.54см = 152.4см (т.е примерно как раз полтора метра). Не знаю что имели ввиду китайцы — остаётся только гадать :))

    Едем далее — реперные точки
    Ноль градусов. Плошка с водой и льдом.
    Когда в «пятно» попадает лёд — температура минусовая, если разогнать ледышки и направить на воду — получаем почти ноль.

    Температура кипения.
    На самой воде температура ниже, ввиду того что в «пятно» попадает пар, уже успевший немного остыть. Поэтому, обмеряю стенку кружки, предварительно дав воде покипеть около 5 минут.

    Как видно — нет разницы куда направлен термометр — на эмалированую стенку кружки или на тёмный рисунок.

    Но не всё так гладко. Существует такое понятие как «коэффициент излучения», он же степень черноты (относительно «абсолютно чёрного тела»).
    Некоторые предметы этим термометром нельзя корректно «обмерить». Например кипящий и свистящий чайник из полированной нержавейки показывает всего 70-80 градусов.
    Поэтому, такие предметы нужно «обмерять», например, на ручке (разумеется, если она из другого материала).
    Получить разумную температуру на этом чайнике я смог только сняв свисток и направив измеритель внутрь — внутри чайника, из-за того что носик очень узкий (в отличие от кружки с широким «горлом») — пар просто не успевал остыть и температура получалась «правильной» — в диапазоне 99-101 градус.

    Сравнение будет небольшое.
    Ноль градусов в миске со льдом я элементарно не успел измерить, т.к. лёд растаял, а ещё порции уже не было.
    С остатками льда контактный термометр-щуп показал 1.1 градус Цельсия.
    Температуру кипения щуп показал 101.0 градус. Дна и стенок я не касался.

    Возможно, 1 градус в плюс — это как раз и есть его погрешность.

    Выводы
    Считаю что бесконтактный термометр более точен (со своими оговорками) чем контактные китайские. И обеспечивает большую точность нежели заявленные плюс-минус два градуса или два процента (с оговоркой на блестящие, полированные и бликующие поверхности).

    Для чего нужен пирометр и как измерять температуру бесконтактным методом

    Для измерения температуры различных поверхностей используют различные датчики, том числе и пирометр. Работает он довольно просто и быстро. А что представляет собой пирометр, давайте разберемся.

    Что такое пирометр?

    Современное инженерное устройство для определения температуры любого предмета, основывающееся на инфракрасном датчике, называется пирометром. Также он известен под названиями термодетектора, даталоггера температуры, цифрового термометра или инфракрасного пистолета. В основе действия прибора заложен принцип определения температурного значения поверхности объекта по тепловому электромагнитному излучению его поверхности. Пирометр улавливает невидимое инфракрасное излучение, преобразует его в градусы, и полученный результат выводит на дисплее. Бесконтактный и быстрый метод исследования необходимых объектов позволяет специалистам избежать возможных травм.

    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 прочих отраслях промышленности.

    Так, электрики проверяют уровень нагрева мест соединения проводов, а автослесари проверяют нагрев деталей машины. Ученым пирометры приходят на помощь во время осуществления различных исследований или опытов: так они определяют верность показателей температуры веществ и тел.

    В быту люди применяют подобные устройства для определения температуры тела, воды, еды и др.

    Типы и классификация

    В зависимости от функционального признака, выделяют несколько классификаций пирометров.

    По существенному методу, используемому в работе:

    • Инфракрасные;
    • Оптические.

    Оптические пирометры подразделяются на:

    • Яркостные;
    • Цветовые, или мультиспектральные.

    По образу прицеливания различают устройства с оптическим или лазерным прицелами.

    По применяемому коэффициенту излучения выделяют пирометры с переменным и фиксированным коэффициентом.

    По возможности транспортировки пирометры делятся на стационарные и мобильные (переносные).

    Основываясь на возможном диапазоне измерений выделяют:

    • низкотемпературные (-35…-30 °С);
    • высокотемпературные (+400 °С и выше).

    Устройство и принцип действия

    Основу структуры пирометра составляет детектор инфракрасного излучения. Данные преобразуются посредством встроенной электронной системы и отображаются на дисплее.

    Типовой пирометр по форме напоминает пистолет с небольшим дисплеем. Компактная панель управления, наводка лазером и высокая точность при близком взаимодействии с объектом объясняют востребованность инструмента среди работников инженерных и технических сфер.

    Основными рабочими элементами пирометра считают линзу, приёмник, а также дисплей, на который выводится результат измерения. Принцип действия пирометра следующий: от изучаемого объекта исходит инфракрасное излучение и посредством линзы оно фокусируется и отправляется в приемник (термобатарея, полупроводник, термопара).

    Если используется термопара, в момент нагрева приемника меняется напряжение. Сопротивление — в случае использования полупроводников. Эти изменения преобразуются в показания температуры.

    Для того, чтобы провести измерение, необходимо просто навести пирометр на объект, привести его в действие и отметить полученный результат. Используя специальную кнопку, вы можете регулировать формат измерения температуры — по шкале Цельсия или Фаренгейта.

    Технические характеристики

    Пирометр обладает рядом параметров, которые характеризуют его функциональность. Выбор желаемой модели аппарата осуществляется по их значениям. Обратимся к основным из них.

    Оптическое разрешение

    Так называют показатель отношения диаметра пятна инструмента к расстоянию до предмета. Эта функция зависит от угла объектива устройства: чем он больше, тем значительную площадь он сможет охватить. Важнейшим фактором точности измерения является наложение пятна исключительно на материал поверхности. Если площадь превышена, измеренное значение скорее всего будет неточным.

    СПРАВКА. У каждой модели пирометра разное оптическое разрешение. Разница между ними внушительная, например, от 2:1 до 600:1. Последнее соотношение характерно для профессиональных устройств. Как правило, используются они в тяжелой промышленности. Оптимальным показателем для бытовых и полупрофессиональных пирометров считается 10:1.

    Рабочий диапазон

    Диапазон действия прибора зависит от пирометрического датчика и, зачастую, варьируется от -30 °С до 360 °С. Так, для бытового использования подойдут почти все виды пирометров, если учесть максимальную температуру теплоносителя в системе отопления до 110 °С.

    Погрешность

    Погрешность предполагает уровень возможных отклонений значений температуры и зависит от точности пирометра. В среднем допустимые отклонения — не превышающие 2% от нормы.

    Коэффициент излучения

    Данный параметр представляет собой отношение мощности текущего температурного излучения к такому же показателю эталонного абсолютно черного тела.

    СПРАВКА. Для матовых материалов коэффициент излучения равняется 0,9-0,95. По этой причине большее количество приборов подбираются именно на это значение. Результат будет заметно отличаться от реального, например, в случае измерения степени нагрева поверхности блестящего алюминия.

    В целях более точного измерения многие модели оснащаются лазерной указкой. При этом световой луч размещается не в центре, а указывает оптимальную границу области измерения.

    Преимущества и недостатки

    Как и любой другой прибор, пирометр обладает своими достоинствами и недостатками. Их наличие объясняется нюансами устройства и условиями применения.

    • Мобильность, малогабаритность и весьма простая конструкция;
    • Доступная низкая стоимость, обусловленная использованием минимального количества элементов в конструкции;
    • Высокий уровень надежности;
    • Достаточно широкий диапазон измерения.
    • Прямая зависимость показаний пирометра от излучаемой способности исследуемого предмета;
    • Точность результатов измерений может быть ниже из-за особенности физического состояния поверхности объекта;
    • Функция внесения поправки в показатели и установления погрешности предусмотрена только на самых новых приборах;
    • Расстояние играет большую роль в точности измерения.

    Наиболее популярные модели

    ЭОП-66

    Пирометр ЭОП-66 применяется при осуществлении научно-лабораторных исследований. Рассчитан он на измерение показателей поверхностей предметов при температуре от +900 до +10000°С,

    Данная стационарная модель оснащена телескопом, который состоит из объектива и окулярного микроскопа. Двухлинзовый объектив располагает возможностью фокусировки на дистанции до 25,4 см, а его оптическое разрешение составляет 3:1. Обратите внимание: телескоп данного прибора фиксируется на основании и плавно передвигается в горизонтальной плоскости.

    Кельвин ИКС 4-20

    Это пирометр высокой точности, который обладает универсальным спектром определения температурных показателей: от -50 до +350 °С, весьма высокая скорость действия – 0,2 с. 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. Так, представленную модель пирометра возможно использовать в сложных производственных и строительно-промышленных отраслях.

    С-700 «Стандарт»

    Данное бесконтактное устройство предпочтительно использовать, например, в строительстве или металлургии. Он достойно служит в качестве инфракрасного детектора определения степени нагрева поверхностей сыпучих и твердых объектов, а также расплавленных и текучих материалов.

    Температурный диапазон колеблется в пределах от +700 до + 2200 °С, что характерно для высокотемпературных приборов. Расширения возможности взаимодействия с внешними носителями достигается посредством двух вариантов выходного интерфейса: аналоговый выход 4 — 20 мА или цифровой RS-485.

    СПРАВКА. Приобрести оптический пирометр возможно по весьма доступной цене: минимальная стоимость такого прибора составляет 6000 рублей, максимальная — 30000 рублей.

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

    Adblock
    detector