Как устроены и работают бесконтактные термометры
Как устроены и работают бесконтактные термометры
Бесконтактные термометры или пирометры в наше время являются удобными приборами для дистанционного измерения температуры различных предметов, жидкостей или твердых тел. Они широко используются в теплоэнергетике для контроля рабочей температуры на ответственных участках, в энергетике — для обеспечения пожарной безопасности, в лабораторных условиях, на предприятиях, в зданиях для расчета тепловых потерь, в быту, в системах безопасности и многих других другие места.
Первое такое устройство было изобретено голландским физиком Питером ван Мюшенбруком в 1731 году и измерялось визуально; о температуре горячего тела можно было судить по его цвету; Но современные типы пирометров значительно расширили диапазон применения и позволяют измерять даже температуры, близкие к нулю градусов Цельсия и ниже. Однако принцип во многом остается прежним — измерять мощность теплового излучения, излучаемого объектом, и на основании этого делать выводы о его температуре. Измерения проводятся в инфракрасном и видимом диапазоне спектра.
В 1967 году американская компания Wahl выпустила на рынок первый портативный пирометр, поскольку это было важнейшее научное открытие 1960-х годов и заложило основу для разработки малогабаритных промышленных пирометров с достаточно высокими эксплуатационными характеристиками. Использование инфракрасных приемников, способных определять тепловую энергию, излучаемую объектами, на основе принципа сравнительных параллельных структур, позволяет существенно расширить диапазон измерения температуры жидкостей и твердых тел.
В настоящее время пирометры очень популярны и широко применяются для бесконтактного измерения температуры объектов на больших расстояниях в быту, в жилищно-коммунальном хозяйстве, на предприятиях – везде, где необходимо контролировать температуру различных процессов в на этапах производства и в работе многих устройств в процессе производства. Пирометры могут даже безопасно измерять температуру горячих тел, не требуя физического контакта с ними.
Пирометры доступны в оптическом, радиометрическом и цветном вариантах. Первый позволяет визуально сравнить цвет нагревательного тела с цветом эталонной линии и таким образом определить его температуру. Радиационные термометры пересчитывают мощность теплового излучения и могут измерять достаточно широкий диапазон температур. Цветные пирометры сравнивают тепловое излучение объекта в разных спектрах, а затем рассчитывают его температуру. Такие пирометры также имеют широкий диапазон измерений.
Все пирометры также можно разделить на низкотемпературные и высокотемпературные. Низкотемпературный тип может измерять даже температуру ниже нуля, тогда как высокотемпературный тип имеет более высокий верхний предел измерения.
В зависимости от типа конструкции пирометры подразделяют на переносные и стационарные. Последние используются на крупных промышленных предприятиях для очень точного и непрерывного контроля технологических процессов, например, при производстве пластмасс и расплавов металлов. Портативные пирометры популярны в повседневной жизни и служат портативными термометрами в различных отраслях промышленности. Они наглядно отображают информацию о температуре на дисплее в виде текста или графики.
Читайте также статью: как ведет себя женщина-скорпион
Устройство и работу современных инфракрасных пирометров можно описать следующим образом. Поступивший прибор тепловой луч фокусируется оптической системой и затем попадает на датчик температуры (это основной датчик температуры), на выходе которого генерируется электрический сигнал, величина которого пропорциональна температуре исследуемого объекта; . Сигнал, полученный от датчика, далее проходит через электронный преобразователь (это вторичный высокотемпературный преобразователь) и поступает в измерительно-счетное устройство, где и обрабатывается. В наиболее популярных моделях результаты расчета отображаются на дисплее в цифровом виде.
Поэтому для получения точного значения температуры поверхности исследуемого объекта пользователю достаточно включить прибор, навести его на исследуемый объект и нажать кнопку запуска. Результаты измерений отображаются на дисплее в числовом виде или в виде цветного изображения, на котором разными цветами выделены низко-, средне- и высокотемпературные области спектра.
Основные технические характеристики пирометра:
- Оптическое разрешение (модели с разрешением от 2:1 до 600:1);
- Диапазон температур измерения (максимум от -50°С до +4000°С);
- Разрешение измерения – типовое 0,1°C или 1°C;
- Точность измерения (считается оптимальной ±1,5%);
- Скорость (современным пирометрам требуется не более 1 секунды);
- Коэффициент излучения – можно регулировать или фиксировать;
- Способ прицеливания – лазерная указка или оптическое наведение.
Важнейшими параметрами пирометра являются излучательная способность объекта съемки и оптическое разрешение прибора (индекс прицеливания). Оптическое разрешение пирометра характеризуется соотношением расстояния от пирометра до поверхности объекта и диаметра точки на поверхности объекта (этой точкой ограничена область точного измерения температуры), а его температура измеряется.
Видео: Инфракрасные термометры
Поэтому, если вам нужно измерить температуру на небольших расстояниях, используйте пирометр с меньшим разрешением, например 4:1, а если вы планируете измерение на нескольких метрах, то разрешение должно быть выше, чтобы не падали посторонние предметы в поле зрения устройства. Обычно пирометры оснащаются лазерным целеуказателем для более точного наведения прибора на изучаемый объект.
Излучательная способность материала, или излучательная способность, характеризует отражательную способность самого материала, а его температура измеряется дистанционно пирометром. Этот показатель чрезвычайно важен для популярных сегодня инфракрасных термометров. Он определяет отношение энергии, излучаемой исследуемой поверхностью, к энергии, излучаемой абсолютно черным телом при той же температуре. Значение этого параметра находится в диапазоне от 0 до 1. Следовательно, окисленная сталь имеет коэффициент излучения 0,85, а полированная сталь — 0,075.
На многих интернет-торговых площадках и даже в магазинах электроники сегодня широко представлены портативные пирометры с функцией лазерного наведения, идеально подходящие для домашних нужд, а также специальные медицинские пирометры, заменяющие ртутные термометры. В промышленных целях используются более точные и дорогие пирометры, имеющие, помимо прочего, вспомогательные средства передачи информации и возможность подключения к компьютерам и специальному оборудованию.
- Что такое импульсный источник питания? Чем он отличается от обычного аналогового блока питания
- Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы и принцип работы
- Принцип работы и принцип работы аппарата плазменной сварки
Надеюсь, эта статья была вам полезна. Смотрите также другие статьи в категории «Техника и оборудование
Подписывайтесь на наш Telegram-канал: Бытовая техника
Здесь можно оставлять комментарии, задавать вопросы и общаться:
Обсудить электротехнические темы
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Читайте также статью: Сильфонные компенсаторы: незаменимые помощники в трубопроводных системах
