Как пользоваться пирометром для измерения температуры: Инструкция пирометр

5 ошибок при измерении температуры пирометром

Пирометр — это наиболее доступный и безопасный прибор для бесконтактного измерения температуры.

Причем он широко используется как в электричестве, так и в системах теплоснабжения.

Где применяется пирометр

Однако область его применения только этими отраслями не ограничивается. С его помощью замеряют температуру движущихся частей механизмов. Например, чтобы выяснить греется подшипник на двигателе или нет.

Выявляют перепады температур на смежных поверхностях – цилиндры компрессора в холодильных установках, или отдельные детали внутри автомобиля.

Допустим у вас греется двигатель по неизвестной причине и вам нужно выяснить почему. Для этого пирометром сначала замеряете температуру на выходном патрубке термостата и сравниваете ее с температурой радиатора.

Если разница очень большая, тогда скорее всего виноват термостат.

Еще один из вариантов применения – измерение температуры раскаленного металла для его правильной обработки.

Если это делать классическими термометрами, то вы потеряете драгоценное время на нагрев самой термопары. А беспроводным термокрасным пирометром, все это занимает буквально мгновение.

Вот сводная графическая миниатюра и расшифровка возможностей и областей применения пирометров:

Расшифровка и особенности

Почему пирометр врет — причины

Прибор этот безусловно хороший, но давайте подробнее рассмотрим вопрос, как же им правильно пользоваться. Ведь простое наведение лазерного луча и считывание показаний на электронном табло, не всегда гарантирует и дает корректные результаты.

При замерах существует множество погрешностей, о которых большинство пользователей даже не догадывается. Измерение температур при помощи оптического прибора, отличается от измерения температуры приборами контактными.

Вот основные ошибки, которые допускают новички:

• не учитывается материал, из которого сделан предмет измерения

• замеры производятся через стекло или в пыльном, влажном помещении

• температура самого пирометра значительно отличается от температуры окружающей среды

• измерения происходят слишком далеко от объекта, без учета конуса расширения луча

• экономные «специалисты» пытаются работать прибором наподобие тепловизора на больших площадях, не учитывая при этом частоту обновления показаний девайса

Рассмотрим все эти моменты более подробно.

Погрешность при отражении луча и коэффициент излучения

Когда вы измеряете градусы контактным термометром, вы по факту делаете замер только температуры тела. А вот если вы попытаетесь тоже самое проделать на некотором расстоянии, то вы попутно измерите все те волны и лучи, которые не зависимо от вашего желания так или иначе попадают в объектив пирометра.

А попадает туда не только то излучение, которое испускает тело.

И если при этом не знать как правильно настраивать пирометр, то прибор будет показывать полную белиберду.

Что это за помехи, которые влияют на точность измерения? При работе с инструментом в его объектив попадает 3 составляющих:

• лучи, которые тело пропускает через себя

• лучи, которые оно испускает (это его собственная температура)

• отраженные лучи от окружающих предметов

Пропускаемые лучи в расчетах обычно не учитываются, потому то большинство тел попросту непрозрачны для них. Поэтому в расчет берутся только две величины:

• коэффициент излучения или коэффициент эмиссии

• коэффициент отражения

Причем вас в большей степени должен интересовать именно коэфф. излучения, так как это и есть та самая температура, которую имеет тело.

Коэффициент эмиссии (излучения) — это величина, которая показывает сколько процентов от всего излучения составляет именно тепло. Остальное может быть отраженный свет или свет, который проходит сквозь тело.

В этом плане стоит заметить, что пирометр не может измерять температуру предмета, который находится за стеклом, в дыму или тумане.

Стекло для оптики прибора – это не прозрачный элемент, а отдельный объект, выделяющий свое собственное излучение. Поэтому его нужно убирать из области замера.

Большинство тел и поверхностей нас окружающих, имеют коэффициент излучения равный 0,95. Именно такие заводские настройки изначально выставляются на приборах.

Причем на дешевых моделях, они жестко встроены в программную составляющую раз и навсегда, и изменить вы их не сможете. На более дорогих аппаратах, данный коэфф. можно регулировать вручную.

Для чего это необходимо делать? У разных по составу и свойствам тел, коэфф. излучения отличается. И чем он выше, тем точнее будут результаты измерения температуры пирометром.

Например, если он составляет величину К=0,95, то у вас на отражение остается всего 5%. Ошибка, которую будут вносить эти самые 5%, будет крайне мала и ей можно пренебречь.

Но дело в том, что на практике как в электричестве, так и в отоплении, нас мало интересуют предметы с высоким коэффициентом излучения. К таковым относятся стены, пол, поверхность стола, предметы мебели и т.д.

Пирометром мы в первую очередь измеряем медные или алюминиевые контакты, радиаторы батарей отопления, трубы, хромированные полотенцесушители и т.п.

Все они имеют яркую блестящую поверхность, которая как раз-таки и вносит существенную ошибку в данные замеров. При этом есть определенный нюанс.

Разница показаний при замерах нагретых и холодных тел

К примеру, если у вас предмет имеет температуру окружающей среды, то излучает и отражает он приблизительно одну и ту же температуру. Но если его при этом нагреть, то сразу же появится погрешность, существенно искажающая реальные данные.

Чтобы удостоверится во всем вышесказанном, можете сами провести простейший эксперимент. Возьмите блестящую кастрюлю и какую-нибудь книжку.

Далее проведите замеры на них одним и тем же пирометром. Чтобы повысить точность эксперимента, старайтесь делать замеры в одной точке.

Результаты у вас точно не будут одинаковыми, правда сильной разницы вы не увидите. Если перепроверить это дело контактным термометром, то отклонения будут составлять всего 2-3 градуса.

Но это все будет справедливо только при комнатной температуре предметов. А что будет, если в кастрюлю залить горячую воду?

Измерения в этом случае тут же пойдут в разнос.

Температура «горячей» кастрюли

Реальная температура с верным коэффициентом

Это говорит о том, что температура нагретых гладких блестящих поверхностей, просто так пирометром не измеряется.

Поэтому, когда в видеороликах показывают, насколько элементарно бесконтактным измерителем определить температуру батарей или контактов, не сильно доверяйте данной рекламе.

Таблица коэффициентов излучения разных материалов

В большинстве случаев, нельзя просто так направить луч, нажать курок и тут же получить правильный результат измерения на табло. На блестящих нагретых предметах все пирометры начинают сильно врать.

И зависит эта погрешность напрямую от коэффициента излучения. Вот подробная таблица коэффициентов излучения различных материалов. Этими данными необходимо пользоваться каждый раз при замерах пирометрами.

Чтобы повысить точность измерений, стоит покупать более дорогие модели с возможностью выставления этих коэфф. внутри программных настроек.

Замерить температуру материалов, которых нет в таблице, можно двумя способами. Использовать “мишень” с известным коэфф., накладывая ее на измеряемый объект.

Или сначала определить контактным термометром температуру поверхности, и затем меняя значения в приборе, добиться примерного совпадения.

Как правильно измерять температуру бесконтактным способом

Процесс правильного замера пирометром будет выглядеть следующим образом.

Определяете материал из которого сделан предмет (сталь, медь, алюминий). Далее в таблице ищите его коэффициент излучения и заносите эту поправку в сам прибор.

И только после этого направляете луч инфракрасного пирометра на объект.

При таком измерении вы действительно получите близкие результаты к фактической температуре. Ну а те девайсы, в которых заводом жестко установлен коэфф.=0.95, попросту будут врать при каждом замере.

Под каким бы углом вы не направляли луч, как близко бы не подносили прибор к поверхности, искажения в любом случае будут. И здесь речь уже идет не об одном или двух градусах.

Погрешность может составлять десятки единиц!

На каком расстоянии можно работать пирометром

Кстати, отдельно стоит сказать о расстоянии. По сути, луч пирометра измеряет температуру некой точки или круга.

При этом не путайте точку лазерного целеуказателя и пятно замера. Это разные вещи. Они отличаются размерами на несколько порядков.

Если вы находитесь на большом расстоянии от объекта, то и это пятно или круг увеличиваются по площади. Соответственно для более точных измерений, прибор следует подносить как можно ближе.

Например, у большинства моделей, конус который они видят, имеет соотношение 12 к 1.То есть на расстоянии в 1.2 метра, вы можете без погрешности измерить температуру тела диаметром 10см, не более.

Хоть это и считается нормальным параметром, но лучше подносить прибор поближе. Так как при замере у вас может дрогнуть рука, либо прицел собьется, и в итоге вместе с требуемой поверхностью, вы измерите и соседнюю, которая внесет свой вклад в общие показания.

Так как указано на фото ниже, измерять температуру модульных автоматов не желательно. Вы невольно вместо одной фазы, захватите и соседнюю, что внесет ошибку в данные. Расстояние между ними слишком маленькое.

То же самое относится и к замерам клеммных колодок и зажимов. Подносить пирометр к ним нужно максимально близко. 

Измерение температуры в холоде

Еще не забывайте про температуру окружающей среды. Многие пользователи жалуются, что отдельные модели пирометров, начинают безбожно врать при температурах ниже комнатной.

То есть, они берут прибор, выходят в котельную, подвал или гараж и там пробуют им “пострелять” температуру. В итоге получают совершенно странные результаты.

Дело здесь в том, что любой электроникой, тем более измерительной, нельзя пользоваться пока температура прибора не выровняется с температурой окружающей его среды.

Вынесли пирометр на улицу или в гараж, выдержите его минут 10-20, и только после этого приступайте к измерениям.

Речь конечно не идет о том, что прибор нужно замораживать до минусовых температур. Здесь он врать, скорее всего будет безбожно, так как не рассчитан на работу в таких условиях. В остальных случаях, благодаря такой “выдержке”, погрешность уменьшается.

Время обновления данных

Еще один важный параметр пирометра помимо точности – частота обновления показаний. Особо важно иметь высокую частоту при сканировании и сравнении температур на больших поверхностях.

Прибор в этом случае, как бы имитирует работу тепловизора и ищет максимумы и минимумы.

Очень хорошими показателями считаются результаты от 250мс и меньше. Обладают подобными параметрами только известные бренды. Например, тот же Fluk.

Проверка пирометром систем отопления

Какой вывод из всего вышесказанного можно сделать? Безусловно, пирометр штука полезная, но применять его нужно там, где действительно требуется именно бесконтактное измерение температуры.

Например, электрические контакты находящиеся под напряжением. Здесь он действительно помогает безопасно выявить плохое соединение еще до того, как ситуация станет критичной.

Не всем электрикам в этом деле доступны тепловизоры. 

А вот для людей профессионально занимающихся системами отопления, подобные девайсы оказываются не нужными, и в некоторой степени даже вредными. Замерять температуру отопления пирометрами очень сложно.

Даже на крашенной белой глянцевой поверхности радиатора, достаточно три раза щелкнуть пирометром по одному месту, и у вас получится три разных значения температуры. Не говоря уже про хромированные трубы.

Если у вас блестящие медные трубы на выходе из котла, то замеры могут показать разбежку в 20 и более градусов, по сравнению с датчиком котла. Вот и думайте после этого, что же в системе неисправно.

На практике появляется слишком много факторов, искажающих реальное состояние дел. Чтобы добиться приемлемых результатов измерений на трубах и батареях, придется брать некую пленку или малярный скотч с постоянным коэффициентом отражения, наклеивать эту штуку на поверхность, и только после этого проводить измерения.

Спрашивается, зачем создавать себе такие сложности, если есть более эффективные контактные термометры. Время замера у которых всего несколько секунд и гарантированно точный результат до десятых долей градуса появляется у вас на экране.

Что касается теплых полов, здесь не все однозначно. 

Например, температуру стяжки пирометром еще можно измерить довольно точно. А вот если она будет закрыта плиткой, то погрешность моментально возрастает.

Производители безусловно знают об этих проблемах и постоянно совершенствуют приборы. Поэтому если уж и собрались покупать пирометр, выбирайте качественную модель.

Хорошие варианты можно подобрать и заказать вот здесь.

Есть относительно недорогие модели, снабженные выносным датчиком термопары.

С его помощью можно составлять и вносить собственные таблицы поправочных коэффициентов любых материалов. Один раз делаете замер нужной поверхности датчиком, сравниваете результат и вносите корректировку.

После этого можно спокойно стрелять лучом пирометра и не бояться ошибок. У китайцев такую модель можно заказать отсюда.

Если вам интересна эта тема и хочется заниматься измерениями пирометром более профессионально, а не только на бытовом уровне, скачайте и ознакомьтесь с двумя полезными брошюрами по данной тематике:

• Карманное руководство по термографии — скачать

• Руководство по бесконтактному измерению температур – скачать

Почему врёт бесконтактный ИК термометр (пирометр). Принцип работы пирометра. Измерение пирометром. Точность пирометра

В данной статье мы расскажем именно о медицинских ИК термометрах, т.е. о приборах, предназначенных для измерения температуры тела, а также о том, от чего зависит точность пирометров.

В Интернете можно найти много информации по этому вопросу. В большинстве случаев всё пишется людьми далёкими от ИК термометрии и ИК термометров для контроля температуры тела. Поэтому и информация даётся неполной, несистемной и чаще всего далёкой от истины.

Именно поэтому, мы как разработчики и изготовители медицинских термометров и, в частности, ИК термометров решили по возможности понятным  языком рассказать, как устроен ИК термометр, чем он отличается от промышленного пирометра, что влияет на его точность измерения и как сделать так, чтобы эту точность повысить.

Для начала немножко теории…

Любое тело излучает тепловую энергию Е, пропорциональную его температуре поверхности в четвёртой степени и коэффициенту излучения к.

Научившись измерять и  обратно преобразовывать эту тепловую энергию в температуру можно измерять температуру поверхности на расстоянии (дистанционно).

Рис.1.Как происходит измерение температуры поверхности пирометром

Любой пирометр содержит некоторую оптическую систему, позволяющую снимать данные (собирать тепловую энергию) с пятна определённой площади  S на расстоянии L. Отношение L/D, где D — это диаметр пятна называется оптическим разрешением пирометра. Чем этот параметр больше, тем на большем расстоянии можно измерять температуру конкретного тела и тем дороже прибор.

При помощи оптической системы прибора энергия излучения падает на сенсор ИК термометра (Рис.2).

Рис.2.Устройство сенсора ИК термометра

У современных пирометров сенсор представляет собой миниатюрную термопару, на рабочий спай которой и направлено тепловое излучение контролируемого объекта. Вблизи холодного спая термопары располагается сенсор температуры, в качестве которого чаще применяется термосопротивление.

Электронная схема прибора по термосопротивлению измеряет температуру холодного спая термопары и добавляет к ней вторую часть пропорциональную напряжению с термопары. ИК сенсоры уже давно научились изготавливать полностью в интегральном исполнении. Есть сенсоры  с цифровым выходом.

Если бы все тела излучали одинаково, имея равную температуру, то погрешность пирометра определялась бы только точностью его юстировки .

Однако все тела излучают по-разному. Для того чтобы измерить температуру  поверхности какого-либо тела достаточно точно, необходимо точно знать  его коэффициент изучения к.

Обычно пирометр юстируется на производстве или в метрологической лаборатории при помощи «абсолютно-чёрного тела» (АЧТ), т.е. поверхности, с коэффициентом излучения близким к 1. Затем в память прибора устанавливают реальный, усреднённый коэффициент излучения. Чаще 0,95. Есть однако модели пирометров подороже, в которых потребитель сам устанавливает коэффициент. Но какой – вот в чём вопрос. А коэффициент излучения очень сильно зависит как от материала поверхности, так и от качества обработки, наличия загрязнений, ржавчины, влаги и т.д. В табл. 1 представлены коэффициенты излучения для ряда материалов.

Табл. 1 Коэффициент излучения к для нескольких материалов

При неправильно выставленном коэффициенте излучения можно получить погрешность в десятки градусов.

Итак, какие  факторы влияют на точность измерения промышленного пирометра?

Перечислим несколько основных факторов:

• точность юстировки пирометра на АЧТ при к =1,
• точность задания к-коэффициента излучения,
• чистота поверхности измерения, наличие влаги, пыли и т.д.,
• временной фактор, влияющий на старение оптической системы и эл. компонентов,
• наличие «засветки» от посторонних источников,
• соответствие диаметра «пятна» и размеров контролируемой поверхности (диаметр пятна должен быть заведомо меньше).

Какая реальная точность измерения, указывается в документации на промышленные пирометры среднего ценового диапазона?  +/-1% от измеряемой величины, т.е. примерно +/-0,4°С при измерении температуры поверхности нагретой до +40°С.  Давайте запомним это значение. Оно нам пригодится далее.

В чём отличия между промышленным пирометром и ИК термометром для измерения температуры тела?

Итак мы кратко  рассказали вам о работе промышленного пирометра, о том, какие факторы влияют на его точность измерения. Теперь поговорим  о ИК термометре для измерения температуры тела.

Вообще зачем нужен ИК термометр для измерения температуры, когда есть контактные электронные термометры, которые при правильном изготовлении обеспечивают нужную точность? Главное преимущество ИК термометра — скорость измерения, около 1 с. В табл. 2 представлены сравнительные характеристики двух методов измерения.

Табл. 2 Сравнение ИК термометра и контактного термометра

ИК термометр удобен, потому что измеряет быстро и дистанционно. Достаточно поднести прибор ко лбу на расстояние несколько сантиметров, нажать на кнопку и всё. Температура измерена. Но с какой точностью? А это самое больное место этих приборов и об этом мы поговорим далее. Но где ИК термометры не имеют себе равных в медицине — это в измерении разницы температур. Например это контроль распределения температуры по телу для выявления критических мест, связанных с какими-либо нарушениями. Или измерение разности температуры тела между людьми, находящимися длительное время в одних условиях. Для этих целей ИК термометр просто великолепен и никто его не сможет заменить.

Приведём пример. Самолёт совершил посадку. Работник Роспотребнадзора, вооружённый ИК термометром, зашёл на борт и последовательно замерил температуру каждому пассажиру. Неважно, какую абсолютную величину температуры он получает. Важна разность измеренной температуры между пассажирами. Они долгое время находились в равных условиях и повышенная температура нескольких пассажиров относительно среднего измеренного значения может трактоваться  как  болезнь. У этих пассажиров после изоляции их от основной массы нужно будет измерить температуру точно контактным электронным термометром. Допустим, температура пассажиров оказалась равна 34,7…36,1°С, а у двух пассажиров: 36,6°С. Это означает, что у этих двух пассажиров имеется повышенная температура. Дальнейшие измерения точным контактным термометром  смогут подтвердить, что их температура равна на самом деле 37…38°С. Сейчас, к сожалению, об этом не знают.

В табл. 3 мы кратко показали, чем отличается промышленный пирометр от ИК термометра температуры тела.

Табл. 3 Основные отличия промышленного пирометра от ИК термометра температуры тела

У ИК термометра очень узкий диапазон измерения и небольшое расстояние до поверхности измерения.  У большинства ИК термометров в паспорте приводится точность измерения +/-0,2…0,3°С. Скажем сразу, что верить этому значению нельзя. С большой натяжкой это может быть точность измерения температуры абсолютно-чёрного тела, проводимая в лабораторных условиях при заданных параметрах окружающей среды. Это даже не точность контроля температуры поверхности кожи и уж тем более не точность измерения температуры тела.

Грустно то, что в нашей стране продаются ИК термометры, имеющие Регистрационное удостоверение Росздравнадзора, у которых в паспорте указана точность измерения температуры тела +/-0,1°С! Получается так, что Российская компания-дистрибьютор покупает в КНР приборы, имеющие точность +/-0,3°С, делает документацию на русском, где указывается точность уже +/-0,1°С  и продаёт эти приборы. Почему так происходит? Да потому, что ИК термометры у нас в стране отнесены к медицинским термометрам, а им ГОСТом предписано иметь точность +/-0,1°С. Получается, что приборы подстроили под норматив.

Так какую же реальную погрешность имеют ИК термометры, спросите вы? Огромную, если не выполнять множество требований к процессу измерения. А ведь большинство граждан их не выполняет или физически не может выполнить. Поэтому прежде чем купить домой ИК термометр, хорошо подумайте. Им нужно уметь пользоваться.

Как работает ИК термометр температуры тела?

ИК термометр для измерения температуры тела — это в определённом плане прибор более сложный, чем промышленный пирометр. Прибор имеет два режима работы: поверхность (sгrface) и тело (body). В режиме surface прибор работает как обычный пирометр, измеряя температуру поверхности и его можно использовать для различных хозяйственных нужд. В режиме body, который нас как раз интересует, прибор вычисляет значение температуры тела по температуре поверхности лба, температуре окружающей среды, используя  введённые в него усреднённые коэффициенты расчёта. Данные коэффициенты учитывают  теплопроводность и толщину различных участков головы (кожи, кости и т. д.). Понятно, что у разных людей, особенно разных расс,  у различных возрастных групп эти параметры отличаются и это очень сильно сказывается на точности измерений. На Рисунке 3 показана  температура тела как функция этих  параметров.

Рисунок 3. Температура тела, как функция большого количества параметров

Итак,  к погрешности измерения температуры поверхности в режиме body добавляется погрешность связанная с различием у людей различных физических параметров и погрешность измерения температуры окружающей среды, а также погрешность связанная с тем, что температура прибора может быть не равна температуре окружающей среды, в которой находится испытуемый. Последнее очень важно. Прибор и человек до момента измерения должны находиться длительное время при одной и той же температуре. Теперь вам должно быть понятно, почему при измерении температуры у людей, входящих в здание, так сильно разнится температура. Ведь до входа в здание они находились в различных условиях. Кто-то пришёл, кто-то приехал на авто и т. д.

Перечислим основные правила более-менее точного измерения температуры тела ИК термометром.

Основные правила, которые необходимо соблюдать при измерении температуры медицинским пирометром:

— пирометр должен иметь температуру окр. среды (выдержан не менее 30 мин.),
— необходимо предварительно вытереть насухо лоб, 
— предотвратить сквозняки, падение прямых лучей солнечного света, влияние нагревательных приборов,
— предварительно убрать со лба косметику, волосы,
— расстояние от лба: 1…3 см,
— необходимо провести несколько измерений, чтобы исключить случайные значения.

Так может ли ИК термометр иметь точность +/-0,1°С при измерении температуры тела? Конечно нет. Если человек очень хорошо понимает принцип работы ИК термометра и как им пользоваться, то он может использовать его для экспресс контроля температуры тела. Но любому человеку использовать этот прибор нельзя. Может и трагедия случиться. Представьте себе картину. У маленького ребёнка горячка, родители его раздели, обдувают вентилятором и время от времени контролируют температуру ИК термометром. Что они измерят? Всё что угодно. Самая большая опасность, если они вместо 40,0°С измерят 37,0, успокоятся и завершат процедуры.

ИК термометром для измерения температуры тела может пользоваться не каждый. Единственное, в чём он очень хорош — это в вычленении людей с повышенной температурой среди других людей, находящихся длительное время в одинаковых условиях.

Какие приборы НПК «Рэлсиб» для измерения температуры нужно использовать для точной термометрии?

Как использовать ручные пирометры для измерения температуры расплавленного металла

Благодаря современным достижениям в области тепловых технологий операторы литейных заводов — от сталелитейных заводов до чугунолитейных заводов — теперь имеют широкий спектр доступных решений, когда они приходят к измерению температуры расплавленных металлов. Точные данные о температуре имеют жизненно важное значение для всего процесса с расплавленным металлом: слишком высокая температура может повредить формы, а слишком низкая температура может привести к снижению текучести, что приведет к образованию пузырей или полостей.

Использование точного инструмента для получения подробных показаний улучшит качество продукции, оптимизирует безопасность и сократит время простоя литейного производства. Таким образом, большинство литейных заводов используют пирометр для получения точных измерений.

Несмотря на то, что существует большое разнообразие типов и подтипов, пирометры обычно классифицируются как контактные и бесконтактные. Каждый из них имеет свои соответствующие варианты использования, и их эффективность должна оцениваться на основе наилучшего варианта использования.

Контактные пирометры и наконечники для термопар

Как следует из названия, контактные пирометры требуют контакта с измеряемым объектом для получения точных показаний. Контактные пирометры могут быть ручными и переносными или настенными и закрепленными на месте.

Несмотря на то, что существует несколько различных категорий датчиков, на большинстве литейных заводов используются одноразовые или многоразовые термопары типа S или K из-за их низкой стоимости и широкого диапазона температур.

Во время использования термопары могут подвергаться влиянию нескольких внешних факторов, что приводит к менее точным показаниям. Температура окружающего воздуха, тепловая инерция, тепловая масса зонда, окисление поверхности и потеря тепла за счет проводимости — все это может привести к субоптимальным результатам.

Кроме того, повторное использование может привести к разрушению или окислению термопар. Однако из-за более низкой стоимости термопары часто являются предпочтительным выбором датчика. Проблемы, связанные с повторным использованием, можно смягчить, используя лучшие в отрасли продукты, которые являются одноразовыми, многоразовыми и не разбрызгиваются, сохраняя при этом эффективность высокой точности.

Пользователи могут выбрать наконечник термопары, защищенный изоляцией из керамического волокна и фольги, подходящий для больших печей, литейных цехов и широкого спектра расплавленных металлов — железа, стали, меди, бронзы и алюминия. Для небольших печей и ковшей из металла, не содержащего шлака, часто лучшим выбором являются высококачественные наконечники термопар, защищенные кварцевой трубкой. Поскольку в расплавленный металл погружается только кварцевая трубка, дополнительная изоляция не требуется.

Варианты использования: контактные пирометры и бесконтактные

Инфракрасные (также называемые бесконтактными) пирометры измеряют количество инфракрасного излучения, исходящего от объекта, и определяют температуру путем измерения амплитуды ИК-излучения.

В зависимости от конкретных случаев использования контактный пирометр часто является лучшим выбором по сравнению с бесконтактным инфракрасным пирометром.

Оба типа пирометров используются в нескольких литейных/прокатных цехах: литье, прокатные станы, термообработка, заготовки, штампы/формы, прутки/листы и листовой металл – и это лишь некоторые из них.

Чтобы правильно определить наиболее подходящий тип пирометра для литейного производства, учитывайте следующие факторы: диапазон температур объекта, тип металла/материал, размер, расстояние, влияние шлака или газа и температуру окружающей среды.

Как только эти факторы будут учтены, сразу станет ясно, какой тип пирометра необходим для рассматриваемого литейного или сталелитейного завода. Хотя инфракрасные пирометры хорошо подходят для измерения температуры движущихся частей и/или твердых материалов, они измеряют только температуру поверхности. Контактный пирометр можно погружать в расплавленный металл, таким образом получая более глубокую точку измерения и избегая воздействия на поверхность шлака или других факторов.

В таком случае контактный пирометр может более точно измерять металлургические температуры. Заливка при правильной температуре обеспечивает оптимальную текучесть и наполнение, сводя к минимуму усадку и связанные с ней дефекты. Контактный пирометр может производить точные измерения температуры точно в момент начала заливки из ковша без помех со стороны шлака, пламени или капель расплава.

Когда расплавленный металл заливают в форму, первостепенное значение имеет тщательный контроль температуры, которую необходимо поддерживать в различных местах литейного цеха в течение всего процесса. При правильном использовании пирометр улучшит оценку внешней оболочки ковша оператором литейного производства. Это предотвратит прорыв расплавленного металла через огнеупорную футеровку.

Ручные пирометры: использование и преимущества

Поскольку в литейных цехах требуется измерение температуры в различных физических точках предприятия (для обеспечения качества), портативные цифровые пирометры обладают многочисленными преимуществами по сравнению с настенными/стационарными изделиями.

В цифровых пирометрах используется микропроцессор, который анализирует значения и определяет точную температуру источника расплавленного металла. Использование метода обнаружения плоского плато сокращает такие проблемы, как перепады температуры шлака, горячие точки печи или переходные скачки напряжения.

Когда термопара погружается в расплавленный металл, микропроцессор получает милливольтовый сигнал от термопары и математически преобразует его для получения показаний температуры. Индикаторные лампы (светодиоды) на передней панели указывают и издают звуковой сигнал, когда отображаются правильные показания. Весь этот процесс занимает от 3 до 5 секунд, после чего наконечник термопары можно вынуть. Благодаря мощному микропроцессору точность обычно составляет ±3°F от 400°F до 3300°F (±2°C от 205°C до 1815°C).

При использовании с датчиком типа K цифровой пирометр измеряет более низкие температуры и может включать режимы фиксации/отслеживания пиковых значений. Цифровые пирометры также могут использоваться с термопарными наконечниками, т. е. одноразовыми датчиками температуры в картонных тубах.

Таким образом, цифровые пирометры широко используются на металлургических и сталелитейных заводах и обычно доступны в виде ручных или настенных устройств. Они могут измерять пиковую температуру менее чем за пять секунд и могут использоваться с расплавленной сталью, бронзой, чугуном, алюминиевыми сплавами, медью, золотом, латунью и серебром, если оснащены переносным копьем и соответствующим наконечником термопары.

Для получения дополнительной информации о пирометрах и других распространенных инструментах для металлургических и литейных заводов подпишитесь на наш блог!

Инфракрасные пирометры

Пирометр происходит от греческого корня пиро, что означает огонь. Термин пирометр первоначально использовался для обозначения устройства, способного измерять температуру объектов выше температуры накаливания, объектов, ярких для человеческого глаза. Первоначальные инфракрасные пирометры были бесконтактными оптическими устройствами, которые улавливали и оценивали видимое излучение, испускаемое светящимися объектами.

Современным и более правильным определением было бы любое бесконтактное устройство, улавливающее и измеряющее тепловое излучение, испускаемое объектом, для определения температуры поверхности. Термометр, также от греческого корня термос, означающего горячий, используется для описания широкого ассортимента устройств, используемых для измерения температуры. Таким образом, пирометр представляет собой тип инфракрасного термометра. Обозначение радиационного термометра появилось за последнее десятилетие как альтернатива оптическому пирометру. Поэтому во многих источниках термины «инфракрасный пирометр» и «радиационный термометр» взаимозаменяемы.

Проще говоря, радиационный термометр состоит из оптической системы и детектора. Оптическая система фокусирует энергию, излучаемую объектом, на детектор, чувствительный к излучению. Выход детектора пропорционален количеству энергии, излучаемой целевым объектом (за вычетом количества, поглощенного оптической системой), и реакции детектора на определенные длины волн излучения. Этот вывод можно использовать для определения температуры объектов. Коэффициент излучения или коэффициент излучения объекта является важной переменной для преобразования выходного сигнала детектора в точный температурный сигнал.
Инфракрасные оптические пирометры, специально измеряющие энергию, излучаемую объектом в диапазоне длин волн от 0,7 до 20 микрон, являются частью радиационных термометров. Эти устройства могут измерять это излучение на расстоянии. Нет необходимости в прямом контакте между радиационным термометром и объектом, как в случае с термопарами и датчиками температуры сопротивления (RTD). Радиационные пирометры особенно подходят для измерения движущихся объектов или любых поверхностей, до которых нельзя дотянуться или которых нельзя коснуться.
Но преимущества радиационной термометрии имеют свою цену. Даже самое простое устройство дороже, чем стандартная термопара или терморезистор в сборе, а стоимость установки может превышать стоимость стандартной защитной гильзы. Устройства прочны, но требуют регулярного обслуживания, чтобы поддерживать чистоту траектории прицеливания и содержать в чистоте оптические элементы. Системы пирометров, используемые для более сложных приложений, могут иметь более сложную оптику, возможно, вращающиеся или движущиеся части, а также электронику на основе микропроцессора. Для радиационных термометров не существует принятых в промышленности калибровочных кривых, как для термопар и термометров сопротивления. Кроме того, пользователю может потребоваться серьезно изучить приложение, чтобы выбрать оптимальную технологию, метод установки и компенсацию, необходимые для измеряемого сигнала, чтобы достичь желаемых характеристик.

В предыдущей главе эмиттанс был определен как критический параметр для точного преобразования выходного сигнала детектора, используемого в радиационном термометре, в значение, представляющее температуру объекта.
Термины «излучательная способность» и «излучательная способность» часто используются взаимозаменяемо. Однако есть технические отличия. Коэффициент излучения относится к свойствам материала; излучения к свойствам конкретного объекта. В этом последнем смысле коэффициент излучения является лишь одним из компонентов, определяющих коэффициент излучения. Необходимо учитывать и другие факторы, в том числе форму объекта, окисление и отделку поверхности.
Кажущийся коэффициент излучения материала также зависит от температуры, при которой он определяется, и длины волны, при которой проводится измерение. Состояние поверхности влияет на значение коэффициента излучения объекта: более низкие значения для полированных поверхностей и более высокие значения для шероховатых или матовых поверхностей. Кроме того, по мере окисления материалов эмиттанс имеет тенденцию к увеличению, а зависимость от состояния поверхности уменьшается. Типичные значения коэффициента излучения для ряда обычных металлов и неметаллов при различных температурах приведены в таблицах, начинающихся на стр. 72.

ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ВЫХОДА РАДИАЦИОННОГО ТЕРМОМЕТРА:

В (T) = e K TN
Где:

• e = коэффициент излучения
• V(T) = выход термометра с температурой
• К = константа
• T = температура объекта
• N = коэффициент N ( = 14388/(lT))
• l = эквивалентная длина волны

Следует выбирать радиационный термометр с самым высоким значением N (наименьшая возможная эквивалентная длина волны), чтобы получить наименьшую зависимость от изменений коэффициента излучения мишени. Преимущества устройства с высоким значением N распространяются на любой параметр, влияющий на выходной сигнал V. Грязная оптическая система или поглощение энергии газами на пути визирования меньше влияет на отображаемую температуру, если N имеет высокое значение. .
Значения коэффициентов излучения поверхности почти всех веществ известны и опубликованы в справочной литературе.

Однако коэффициент излучения, определенный в лабораторных условиях, редко совпадает с фактическим коэффициентом излучения объекта в реальных условиях эксплуатации. По этой причине можно использовать опубликованные данные об коэффициенте излучения, когда значения высоки.
Как правило, большинство непрозрачных неметаллических материалов имеют высокий и стабильный коэффициент излучения (от 0,85 до 0,90). Большинство неокисленных металлических материалов имеют коэффициент излучения от низкого до среднего (от 0,2 до 0,5). Исключением являются золото, серебро и алюминий со значениями коэффициента излучения в диапазоне от 0,02 до 0,04. Температуру этих металлов очень трудно измерить радиационным термометром.
Одним из способов экспериментального определения коэффициента излучения поверхности является сравнение результатов измерения радиационного термометра мишени с одновременным измерением, полученным с помощью термопары или RTD. Разница в показаниях связана с коэффициентом излучения, который, конечно, меньше единицы. Для температур до 500°F (260°C) значения коэффициента излучения можно определить экспериментально, нанеся на поверхность мишени кусок черной липкой ленты. С помощью радиационного пирометра, установленного на коэффициент излучения 0,95, измерьте температуру поверхности ленты (чтобы она достигла теплового равновесия). Затем измерьте температуру поверхности мишени без ленты. Разница в показаниях определяет фактическое значение целевого коэффициента излучения.
Многие приборы теперь имеют калиброванные корректировки коэффициента излучения. Регулировка может быть установлена ​​на значение коэффициента излучения, определенное из таблиц или экспериментально, как описано в предыдущем абзаце. Для максимальной точности может потребоваться независимое определение коэффициента излучения в лаборатории на длине волны, на которой измеряет термометр, и, возможно, на ожидаемой температуре объекта.

Значения излучательной способности в таблицах были определены пирометром, направленным перпендикулярно мишени. Если фактический угол визирования превышает 30 или 40 градусов от нормали к цели, может потребоваться лабораторное измерение коэффициента излучения.
Кроме того, если радиационный пирометр смотрит через окно, необходимо обеспечить поправку на коэффициент излучения для потерь энергии на отражение от двух поверхностей окна, а также на поглощение в окне. Например, от стеклянных поверхностей в инфракрасном диапазоне отражается около 4% излучения, поэтому эффективный коэффициент пропускания равен 0,92. Потери через другие материалы можно определить по показателю преломления материала на длине волны измерения.
Неопределенности, связанные с коэффициентом излучения, можно уменьшить, используя термометры с короткой длиной волны или коэффициентом излучения.