Пирометр для измерения температуры металла. Эффективное использование пирометров для измерения температуры металлов: особенности, ошибки и рекомендации — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как правильно измерять температуру металлов пирометром. Какие ошибки чаще всего допускают при использовании пирометров. Почему показания пирометра могут быть неточными при измерении металлов. На что обратить внимание при выборе пирометра для работы с металлами.

Содержание

Особенности применения пирометров для измерения температуры металлов

Пирометры широко используются для бесконтактного измерения температуры в различных отраслях промышленности, включая металлургию и металлообработку. Однако при работе с металлами есть ряд важных нюансов, которые необходимо учитывать для получения точных результатов:

Металлы имеют низкий коэффициент излучения, особенно блестящие поверхности
Коэффициент излучения металлов может меняться при нагреве
На результаты влияет отражение от окружающих предметов
Важен правильный выбор спектрального диапазона пирометра
Требуется учитывать расстояние до объекта и размер пятна измерения

Рассмотрим подробнее основные особенности и рекомендации по измерению температуры металлов пирометрами.

Влияние коэффициента излучения на точность измерений

Коэффициент излучения (эмиссии) — это ключевой параметр, определяющий точность бесконтактных измерений температуры. Для металлов характерны следующие особенности:

Низкие значения коэффициента излучения (0,1-0,3 для полированных поверхностей)
Сильная зависимость коэффициента от состояния поверхности
Изменение коэффициента при нагреве и окислении

Чем ниже коэффициент излучения, тем больше погрешность измерений. При измерении полированных металлов ошибка может достигать десятков и даже сотен градусов.

Как повысить точность измерений металлов с низким коэффициентом излучения:

Использовать пирометры с возможностью настройки коэффициента излучения
Применять специальные покрытия или наклейки с известным коэффициентом
Выбирать пирометры, работающие в коротковолновом диапазоне

Проводить калибровку прибора для конкретного объекта

Выбор оптимального спектрального диапазона

Для измерения температуры металлов рекомендуется использовать пирометры, работающие в коротковолновом инфракрасном диапазоне (0,7-1,1 мкм). Это обусловлено следующими факторами:

В коротковолновом диапазоне коэффициент излучения металлов выше
Меньше влияние изменения коэффициента при нагреве
Выше точность измерения высоких температур
Меньше влияние размера измеряемого объекта

Для измерения низких температур металлов (до 500°C) можно использовать длинноволновые пирометры (8-14 мкм), но с обязательной коррекцией коэффициента излучения.

Учет отражения при измерении температуры металлов

Блестящие металлические поверхности сильно отражают излучение окружающих объектов, что может существенно исказить результаты измерений. Для минимизации влияния отражения рекомендуется:

Измерять температуру под прямым углом к поверхности
Устранить источники теплового излучения рядом с объектом
Использовать экраны для защиты от отражения
Применять пирометры с двухволновой технологией

Двухволновые пирометры позволяют значительно снизить влияние отражения и изменения коэффициента излучения на точность измерений металлов.

Типичные ошибки при измерении температуры металлов пирометром

При работе с пирометрами часто допускаются следующие ошибки, приводящие к неточным результатам:

Неправильная настройка коэффициента излучения
Измерение через стекло, дым или пар
Несоблюдение минимального расстояния до объекта
Неучет влияния отражения от окружающих предметов
Измерение слишком маленьких объектов

Чтобы избежать этих ошибок, важно внимательно изучить инструкцию к прибору и соблюдать основные правила проведения измерений.

Практические советы по повышению точности измерений

Чтобы получить максимально точные результаты при измерении температуры металлов пирометром, следуйте этим рекомендациям:

Определите коэффициент излучения материала по справочным таблицам
При возможности, используйте специальные покрытия с известным коэффициентом
Проведите калибровку прибора на эталонном объекте
Измеряйте температуру перпендикулярно поверхности
Соблюдайте рекомендованное расстояние до объекта
Учитывайте влияние окружающей среды (пар, пыль, отражение)
Для повышения точности делайте несколько измерений

Соблюдение этих правил позволит значительно повысить достоверность результатов при бесконтактном измерении температуры металлов.

Применение пирометров в металлургии и металлообработке

Пирометры широко используются на различных этапах производства и обработки металлов:

Контроль температуры при плавке и разливке металлов

Мониторинг процессов термообработки
Контроль температуры при сварке и резке металлов
Диагностика оборудования (подшипники, двигатели)
Проверка систем охлаждения
Контроль температуры в процессах прокатки

Применение пирометров позволяет оптимизировать технологические процессы, повысить качество продукции и снизить энергозатраты. При этом важно правильно подобрать прибор под конкретную задачу и соблюдать рекомендации по проведению измерений.

Бесконтактное измерение температуры металлов | специальная статья

Почти на всех промышленных этапах производства поддержание заданной температуры является фактором, обеспечивающим технологический процесс и качество продукции. Бесконтактные инфракрасные термометры получили при этом широкую известность в качестве измерительной техники, поскольку они не оказывают влияния на объект измерения. Это касается и процесса измерения металлов.

Правильный контроль и управление температурой технологического процесса требуют качественного консультирования со стороны изготовителя или базовых знаний по измерительной технике у клиента. В данной статье приводится основная информация по важным параметрам, например, коэффициенту излучения и отражения, а также вытекающим из них ошибкам измерения. Дополнительно показывается, какое влияние они оказывают на измерение металлов, и почему здесь возможно использование надёжного и воспроизводимого бесконтактного способа измерения.

Инфракрасный спектр излучения

Если объект имеет температуру выше абсолютного нуля 0 K (–273,15 °C), то он испускает пропорциональное своей собственной температуре электромагнитное излучение. Инфракрасная спектральная область занимает при этом во всём электромагнитном спектре излучения только очень ограниченный участок. Он располагается от конца видимой спектральной области около 0,78 мкм до значений длины волны 1 000 мкм. Спектр представляющего интерес для измерения температуры инфракрасного излучения достигает диапазона от 0,8 до 14 мкм. Выше данных значений длины волны количества энергии незначительны до такой степени, что чувствительность детекторов недостаточна для их измерения.

Испускаемое объектом инфракрасное излучение проходит сквозь атмосферу и может с помощью линзы фокусироваться на детектор. Детектор генерирует электрический сигнал, соответствующий излучению. Преобразование сигнала в пропорциональную температуре объекта выходную величину осуществляется посредством усиления сигнала и последующей цифровой обработки. Измеряемая величина может отображаться на дисплее или выдаваться в качестве электрического сигнала.

Стандартные выходы для передачи измеряемых величин в системы регулирования доступны в форме линейных сигналов 0/4–20 мА, 0–10 В и в качестве сигналов термопар. Помимо этого, большинство используемых сегодня инфракрасных термометров имеют цифровые интерфейсы (USB, RS232, RS485, реле, PROFIBUS DP, шина данных CAN, Ethernet) для вывода данных, а также для прямого доступа к параметрам устройств.

Характеристика инфракрасного излучения металлических поверхностей подробнее описывается в следующих разделах. Сначала даётся краткая информация о детекторе и преобразовании сигнала в температуру объекта.

Расчёт температуры с помощью инфракрасного излучения

Будучи приёмником излучения, детектор является самым важным элементом каждого инфракрасного термометра. Вследствие поступающего электромагнитного излучения возникает электрический сигнал, который можно точно проанализировать.

Сигнал детектора U и температура объекта T_{Объекта} имеют следующую взаимосвязь:

Сигнал детектора, полученный из испускаемого излучения объекта в общем спектре излучения, увеличивается пропорционально четвёртой степени абсолютной температуры объекта. Это означает следующее: если температура объекта измерения увеличивается в два раза, сигнал детектора повышается на коэффициент 16.

Поскольку необходимо учитывать вместе со степенью излучения ε объекта и отраженное излучение окружающей среды на поверхность объекта T_{Окр. ср.} и собственное излучение инфракрасного термометра T_Пиром. (C — специфичная для устройства постоянная), формула меняется следующим образом:

К тому же, инфракрасные термометры работают не в общем спектре излучения. Показатель степени n зависит от длины волны. Показатель n для длин волн от 1 до 14 мкм находится в диапазоне 17…2, у коротковолновых измерительных приборов для определения температуры металла (от 1,0 до 2,3 мкм) — между 15…17:

Температура объекта рассчитывается посредством перестановки последней формулы.

Результаты расчётов для всех встречающихся значений температуры в виде семейства кривых сохраняются в памяти ЭСППЗУ инфракрасного термометра:

Инфракрасные термометры получают достаточно сигнала для измерения температуры. Исходя из уравнений видно, что наряду с областью длины волны (спектр излучения) важное значение имеет и отражённое излучение окружающей среды и коэффициент излучения, когда требуется точно определить температуру. Значение данного параметра выводится и объясняется в дальнейшем.

Модель АЧТ — важная опорная характеристика

Уже в 1900 году Планк, Стефан, Больцман, Вин и Кирхгоф дали точное определение электромагнитному спектру и установили количественные и качественные взаимосвязи для описания инфракрасной энергии. Модель АЧТ образует базу для понимания физических основ бесконтактной технологии измерения температуры и калибровки инфракрасных термометров.

С одной стороны, модель АЧТ представляет собой тело, которое поглощает всё падающее на него излучение; на нем не появляется ни отражение (ρ = 0), ни передача (τ = 0). Его коэффициент поглощения α составляет единицу. С другой стороны, модель АЧТ в зависимости от своей собственной температуры для каждой длины волны испускает максимально возможное количество энергии. Его коэффициент излучения ε также составляет единицу.

Конструкция модели АЧТ очень проста. Нагреваемое закрытое полое тело, которое на одном конце имеет небольшое отверстие. Если это тело довести до любой, но постоянной температуры, то эта полость будет находиться в температурном равновесии, и из отверстия будет выходить идеализированное излучение общего электромагнитного спектра.

Закон излучения Планка показывает основную взаимосвязь для бесконтактного измерения температуры. Он описывает специфичное спектральное излучение Mλs модели АЧТ в полупространстве в зависимости от своей температуры T и рассматриваемой длины волны λ (c: скорость света, h: квант действия по Планку):

Verlauf der spezifischen spektralen Ausstrahlung eines schwarzen Strahlers

На прилагаемой диаграмме для примеров температуры показано в каждом случае в логарифмическом виде спектральное излучение Mλs модели АЧТ выше длины волны λ.

Можно вывести несколько взаимосвязей. Краткая характеристика двух из них даётся далее. За счёт интеграции спектральной интенсивности излучения по всем длинам волн от нуля до бесконечности получают величину для всего испускаемого телом излучения. Эту взаимосвязь обозначают как Закон Стефана-Больцмана. Практическое значение бесконтактного измерения температуры уже пояснялось в разделе по расчёту температуры.

Второй видимой из графического изображения взаимосвязью является то, что длина волны, при которой возникает максимальная интенсивность излучения, при увеличении температуры смещается в область коротковолнового диапазона. Эта характеристика лежит в основе Закона смещения Вина и выводится путем дифференцирования из уравнения Планка.

Следовательно, высокая интенсивность излучения является основанием, но не самым важным, для того, почему металлы, имеющие высокую температуру, измеряются при коротких длинах волн. В длинноволновом диапазоне тоже имеется весьма высокая интенсивность. Наибольшее влияние оказывают коэффициент излучения и отражения, а также вытекающие из них ошибки измерения, поскольку в случае с металлом речь идёт о селективном излучателе.

Металлические поверхности в качестве селективного излучателя

В реальности едва ли тело соответствует идеалу АЧТ. На практике же поверхности излучателя используются для калибровки датчиков, которые в требуемом диапазоне длин волн достигают коэффициенты излучения до 0,99. С помощью коэффициента излучения ε (эпсилон), который показывает соотношение реальной величины излучения объекта и чёрного излучателя при одинаковой температуре, можно прекрасно измерять температуру объекта посредством измерения излучения. Коэффициент излучения при этом всегда находится между нулём и единицей; недостающая доля излучения компенсируется посредством указания коэффициента излучения.

Многие измеряемые поверхности имеют постоянный коэффициент излучения высших длин волн, но испускают по сравнению с АЧТ меньше излучения. Они называются серыми излучателями. Большое количество неметаллических материалов обладают как минимум в длинноволновой спектральной области, независимо от свойств их поверхности, высоким и относительно постоянным коэффициентом излучения.

Объекты, чьи коэффициенты излучения среди прочего зависят от коэффициента излучения и длины волны, например, металлические поверхности, называются селективными излучателями. Имеются несколько важных причин, по которым измерение металлов должно всегда выполняться в коротковолновом диапазоне. Во-первых, металлические поверхности при высоких температурах и коротких длинах измеряемых волн (2,3 мкм 1,6 мкм; 1,0 мкм, 0,525 мкм) имеют не только максимальную интенсивность излучения, но и максимальный коэффициент излучения. Во-вторых, здесь они уравниваются с коэффициентом излучения оксидов металлов, так что погрешности температуры, вызванные изменяемым коэффициентом излучения (побежалостью), уменьшаются.

Другим важным моментом, влияющим на выбор инфракрасного термометра, выполняющего измерения в диапазоне коротких волн, является то обстоятельство, что металл по сравнению с другими материалами может обладать неизвестными коэффициентами излучения. Пирометры, выполняющие измерения в диапазоне коротких волн, существенно уменьшают погрешности измерения при неправильно настроенном коэффициенте излучения.

Инфракрасный термометр optris для измерения металлов

Фирма Optris GmbH предлагает широкий выбор пирометров измерения температуры металлов и тепловизоров для разнообразных областей применения в металлообрабатывающей промышленности.

Высокотемпературные измерения металлов

Следующие инфракрасные термометры отлично подходят для измерения очень высоких температур металлов, оксидов металлов и керамики:

Низкотемпературные измерения металлов

Измерительные приборы широко используются в металлообрабатывающей промышленности и для измерений в низком диапазоне температур. Для данного случая применения фирма Optris предлагает следующие инфракрасные термометры:

Измерение температуры жидких металлов

Благодаря очень короткой длине волны измерения, следующие инфракрасные термометры наилучшим образом подходят для измерения температуры жидких металлов:

Тепловизоры для измерения температуры металлов

Тепловизоры серии optris PI могут применяться также для измерений температуры металла в следующем диапазоне:

Измерение температуры жидкого металла — Статьи ЗАО «Росприбор»

Плавление (плавка, выплавка) — это тепловая обработка руды для выделения из неё металла. Процесс плавления используется для извлечения многих металлов из их руд, в том числе чугуна, стали, меди и других неблагородных металлов. В ходе плавления используется тепло и химический восстановитель для разложения руды, удаления других элементов в виде газов или шлака, в результате чего остаётся металлическая основа.

Использование пирометров для измерения температуры жидкого металла рекомендуется для постоянного контроля за температурой и позволяет минимизировать расход одноразовых термопар. Наиболее точно пирометр измеряет температуру расплава металла в струе. Но также этот метод возможно использовать для измерения температуры в ковше с необходимостью освобождения поверхности металла в ковше от шлака. Предлагаемые нами пирометры серии Термоскоп используются на многих ведущих металлургических предприятиях РФ.

Для измерения температуры расплава жидкого металла можно использовать следующие пирометры:

Стационарный пирометр:

Диапазон измерения температуры до 2000 С
Показатель визирования до 240:1
Аналоговый выходной сигнал 4-20 мА
Цифровой выходной сигнал RS-485

Переносной (портативный) пирометр:

Диапазон измерения температуры до 2000 С
Показатель визирования до 240:1
Объем встроенной памяти до 5000 значений
Цифровой выходной сигнал RS-232

Подробнее о технических характеристиках пирометрах можно узнать в каталоге

Рекомендации по применению пирометров

Для консультации связывайтесь с нашими специалистами по телефону 8(495) 960-28-32 или отправляйте запрос на электронную почту sales@rospribor. com

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
<noscript><img src='/800/600/https/karakoydepo.com/images/prod/8744.jpg' /></noscript> youtube.com/embed/PhyyJC1Vlvk?» frameborder=»0″ allowfullscreen=»true»/>
Статьи по теме
Пирометр для проверки температуры металла с изменяемым коэффициентом эмиссии
Прибор от фирмы ZOTEK для измерения температуры.

Становятся все более и более доступны данные устройства. Может скоро и тепловизоры по 30 баксов стоить будут)
►немного теории:
Пирометр — прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света. Так говорит Вика.
►Упаковка была очень хорошая, реально можно было бы играть в футбол и ничего бы не сломалось)
Сам пирометр находился в блистере и в комплекте две батарейки формата ААА.
Как же я рад, что это не крона (какое-то у меня предвзятое и негативное отношение к этому типу батарей)

На обратной стороне блистера таблица с коэффициентом эмиссии.
И как всегда, магазины или производитель (причем наверно во всех магазинах) обязательно нужно наклеить наклейку на важную информацию! аж бесит!
открываем блистер, чуть попускает т.к. видим внутри листовка дублирующая эту информацию, фух)
►некоторые характеристики:
Измерение температуры от -50°C до +550°C
ЖК-дисплей с подсветкой
Точность: 0.1 ° C / ° F
Изменяемый коэффициент 0.1~1.00
Показатель визирования как и у многих моделей 12:1
►Опять теория
Коэффициент эмиссии ε (коэффициент излучения, степень черноты) — способность материала отражать падающее излучение. Данный показатель важен при измерении температуры поверхности с помощью инфракрасного термометра (пирометра). Этот показатель определяется как отношение энергии, излучаемой данной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно чёрного тела при той же температуре. Он может принимать значения от 0 до 1. Применение неверного коэффициента эмиссии — один из основных источников возникновения погрешности измерений для всех пирометрических методов измерения температуры. На коэффициент излучения сильно влияет окисленность поверхности металлов. Так, если для стали окисленной коэффициент составляет примерно 0,85, то для полированной стали он снижается до 0,075.
►Фотографии прибора
►Внутренности
Много раз видел внутренности других пирометров и разбирались они совсем не сложно, берем пластиковую карту (если нет спец приспособы) и поддеваем черные элементы, затем снимаем крышку батарейного отсека и откручиваем два самореза.
►Показатель визирования 12:1
На расстоянии 300мм диаметр измеряемого пятна составляет 38мм
900мм диаметр измеряемого пятна составляет 75мм
1500мм диаметр измеряемого пятна составляет 132мм
Другими словами, если вы будете измерять температуру на расстоянии 1500мм (1,5м) то прибор измерит среднюю температуру по всей площади в диаметре 13,2см.
Надеюсь получилось объяснить.
►Дополнительные функции
вкл-откл указки
вкл-откл подсветки экрана
измерение максимальной температуры
измерение минимальной температуры
измерение средней температуры
измерение разницы температур.
►измерения
налил в стакан воды и добавил лёд, хорошо перемешал измерил — результат получился 0,4 \ 0,6 \-0,1\ -0,2 вот в этих пределах и держалась
Можно увидеть на 2:47с ссылка на видео
После закипел чайник с водой (до этого пробовал в стеклянной посуде не получалось измерить) результаты были такими 99,4 \ 99,2
можно увидеть на 3:37с ссылка на видео
►области применения огромны
измерение температуры удаленных и труднодоступных объектов;
измерение температуры движущихся частей;
обследование частей, находящихся под напряжением;
контроль высокотемпературных процессов;
регистрация быстро изменяющихся температур;
измерение температуры тонкого поверхностного слоя;
обследование частей, не допускающих прикосновения;
обследование материалов с низкой теплопроводностью или теплоемкостью;
экспресс — измерения.
и еще в домохозяйстве)
Насколько необходим такой прибор каждому, решать индивидуально. Да, с ним легче, но и без него можно обойтись, я имею ввиду не специализированное применение.
Я же буду пользоваться от силы 2-3 раза в месяц, по началу понятно, что чаще 🙂
►видео
► таймкод для удобства и сохранности вашего личного времени 🙂
0:12 распаковка
2:17 измерения
2:47 измерения 0С
3:37 измерение 100С
Всем добра! Спасибо, что дочитали. Ну если проскролили, то тоже спасибо 🙂
Система измерения температуры струи расплавленного металла на сайте Диагност
Области применения системы измерения температуры струи расплавленного металла
Так как бесконтактное измерение температуры расплавленного металла (в частности, чугуна) в тиглях невозможно, компания IMPAC разработала специальную систему для измерения температуры струи расплавленного металла во время разливки. Эта система удобна для использования в автоматических или полуавтоматических системах разливки металла и отображает температуру после каждого отдельного процесса разливки.
Система состоит из специальной версии цифрового 2-спектрального пирометра ISQ 10(12)-LO/GS со встроенной программой и объектива, обеспечивающего специальную область измерения в форме линии. Использование 2-спектральной технологии необходимо, так как:
Расплавленный металл имеет очень низкий и непостоянный коэффициент излучения
Струя расплавленного металла постоянно перемещается, оставляя область измерения заполненной лишь частично
Преимущества данной системы:
Точные измерения температуры струи расплавленного металла
Автоматическая регистрация значений температуры
Возможность полного документирования температуры каждого отдельного процесса разливки
Относительно невысокая стоимость
Устранение или снижение необходимости иммерсионных измерений температуры расплавленного металла с помощью термопар
Минимальное обслуживание
Комплектующие
Пирометр ISR 12-LO/GS 750 … 1800°C (MB 18) с оптоволоконным кабелем длиной 2,5 м для подключения объектива и объективом с областью измерения 5% или 12%
Защитный кожух из нержавеющей стали (с системой водяного охлаждения) со встроенной системой воздушной продувки для объектива
Регулируемая монтажная опора для защитного кожуха
Соединительный кабель длиной 5 м с прямым разъемом
Соединительный кабель длиной 5 м с прямым разъемом, термозащищенный до 200°C
Источник питания NG DC, 24 В пост.тока
Большой светодиодный дисплей ILD24-UTP, с высотой цифр 57 мм
Выбор необходимых компонентов системы
Состав системы измерения температуры струи расплавленного металла не является фиксированным. Состав системы должен соответствовать конкретным условиям контроля. Такими условиями являются:
Тип разливки: автоматическая, полуавтоматическая или ручная
Диаметр струи расплавленного металла
Время разливки
Длина видимой струи расплавленного металла
Объективы
В зависимости от диаметра и направления струи расплавленного металла необходимо выбрать соответствующий объектив и расстояние до объекта контроля.
Наведение объектива
Объектив должен быть наведен таким образом, чтобы область измерения частично перекрывала струю расплавленного металла. Если струя перемещается, область измерения должна перемещаться вместе с ней.
Даже двухспектральный пирометр требует определенного уровня сигнала для проведения точных измерений температуры струи расплавленного металла, не менее 10 — 20%. Для этого важно выбрать подходящий объектив, обеспечить соответствующее расстояние до объекта контроля и правильно навести объектив. В некоторых случаях оптимальным оказывается наведение объектива под некоторым углом к струе расплавленного металла. Уровень сигнала может быть отображен на компьютере с программным обеспечением InfraWin.
Отображение уровня сигнала программой InfraWin
Температурная диаграмма стандартного процесса разливки
Схема работы системы измерения температуры струи расплавленного металла
Специальные настройки
Начальный и конечный этапы разливки нарушают правильный расчет температуры и должны быть исключены. К сожалению, эти этапы различаются в каждом конкретном случае. Так как обычными средствами невозможно задать длительность начального и конечного этапа разливки. Для этого нужна специальная система настройки и измерения. Для обеспечения автоматической работы измерительной системы и ее настройки в соответствии с используемой системой разливки металла следует использовать программное обеспечение InfraWin.
Установка с использованием программы InfraWin
Схема задания длительности начального и конечного сегмента
Параметры работы системы
Поддиапазон измерения температуры:
Для того, чтобы система распознала начальный и конечный этапы процесса разливки, начало поддиапазона измерения температуры должно быть установлено на нужное значение (прибл. на 200°C ниже ожидаемой температуры струи расплавленного металла).
Начальный сегмент (0…1024 значений, задается в %):
Когда пирометр обнаруживает струю расплавленного металла и ее температура превышает начальное значение поддиапазона измерения, пирометр проводит проверку начального сегмента. Начальный сегмент задается в % от 1024 одиночных значений температуры (время отклика 2 мсек), превышающих начальное значение поддиапазона измерения.
Предварительное время (0… 9,9 сек):
Определенное время может быть установлено дополнительно к длительности начального сегмента, которое обеспечивает дополнительную задержку начала расчета температуры. Эта задержка может потребоваться, например, когда в начале разливки искры мешают получению точных значений температуры.
Время измерения (0… 9,9 сек, 0 = авто):
По умолчанию установлен автоматический режим измерения, при котором начало и завершение процесса разливки определяются автоматически в соответствии с установками начального сегмента. После завершения начального сегмента система начинает измерения температуры струи расплавленного металла. После того, как значение температуры расплавленной струи металла опускается ниже начального значения поддиапазона измерения (= завершению процесса разливки), система производит расчет полученного значения температуры процесса разливки. Для этого расчета система удаляет последние 1024 значения температуры, усредняет оставшиеся значения и отображает полученное усредненное значение на дисплее.
Если установлено фиксированное время измерения, система распознает начало процесса разливки автоматически, и использует для расчета значения температуры процесса разливки значения температуры струи расплавленного металла, полученные в течение заданного времени, после чего отображает полученное усредненное значение на дисплее. В обоих режимах значение температуры отображается до тех пор, пока не будет получено новое значение.
Дополнительное время (0… 9,9 сек):
Часто в конце процесса разливки при закрытии клапана количество расплавленного металла резко сокращается или он начинает падать дискретными порциями. При этом система может начать новую серию измерений до завершения текущего процесса разливки. Установка дополнительного времени позволяет избежать подобных проблем.
Анализ и регистрация данных
Усредненные значения каждого одиночного процесса разливки сохраняются программой InfraWin и могут быть отображены в виде перечня или графика.
Пирометр в металлургии
Пирометр – это термометр, который позволяет производить измерение температуры исследуемого тела без непосредственного контакта. Работа этого прибора основывается на замере мощности теплового излучения. Измерение производится в диапазоне видимого света и инфракрасного излучения. Исходя из его функциональных возможностей можно сделать вывод о том, что с помощью этого прибора можно измерить температуру в самых труднодоступных местах.
Одним из таких проблематичных процессов является производственный комплекс в литейной промышленности.
На сегодняшний день производят несколько видов пирометров:
электронные;
инфракрасные.
Электронные пирометры, кроме возможности бесконтактно измерять температуру, обладают также аналитическими функциями. Данные приборы способны определять температуру (среднюю, максимальную, минимальную) за несколько секунд. Эти показания мгновенно отображаются на жидкокристаллическом дисплее.
Традиционный инфракрасный пирометр обладает еще и другими преимуществами.
Основные из них:
высокая точность измерений;
имеется возможность отслеживать изменение температурного показателя в широком диапазоне;
практичность в использовании, благодаря излучающей способности и удобной регулируемой подсветке ж/к дисплея.
Особенности применения пирометра AR872D в литейной промышленности.
Рассмотрим более детально принцип действия популярного пирометра AR872D в литейной промышленности.
Данный прибор работает таким образом, что с его помощью измеряется значение энергии одной из волн в инфракрасном спектре. С помощью инфракрасного пирометра можно определить температура контролируемого объекта с любого расстояния. Однако стоит учесть, что ограничением может стать не достаточная прозрачность окружающей среды. С помощью такого прибора нет необходимости прерывать процесс литья. Поэтому, данный термометр помогает значительно снизить расходы и способствует повышению качества литья.
Практичность данного аппарата позволяет работать одной рукой. Оператор смотрит на расплавленный металл и, при нажатии кнопки, определяет температуру металла. Благодаря системе обработки данных, на дисплей можно сразу вывести изображение нескольких параметров: максимальной и минимальной температуры, а также среднее значение. Измеряемые значения можно сохранить в памяти прибора или подключить его к регистратору данных.
Современные модели имеют даже возможность передачи данных через Bluetooth. Работа пирометра осуществляется от батареек.
Данный прибор был создан специально для работы в помещениях с высокими температурами, что позволяет использовать его в тяжелых условиях литейного цеха. AR872D имеет широкий диапазон измерений, который находится в пределах от — 50 до +1050 °C. Погрешность составляет всего 2%. В данном приборе очень удобная шкала, цена деления которой равна 0,1°C, а оптическое разрешение — 20:1.
Измерение температуры нагретого, металла — Энциклопедия по машиностроению XXL
ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕТОГО МЕТАЛЛА [c.40]
Оптический пирометр с исчезающей нитью работает по принципу изменения степени яркости излучения раскаленных тел. С помощью такого пирометра измерение температуры нагретого металла производится на некотором расстоянии от него путем сравнения яр ости световых лучей, излучаемых нагретым металлом, с яркостью нити лампы, помещенной в пирометре. Определение температуры нагретого металла производится через окуляр. Путем перемещения объектива прибора получают четкое изображение рассматриваемого предмета. После установки пирометра п тем пропускания тока накаливают нить лампы. Накал нити регулируется реостатом и производится до тех пор, пока ее изображение не исчезнет на фоне раскаленного металла. Изображение нити исчезает при ее нагреве, соответствующем нагреву раскаленного металла, т. е. когда температуры у них будут одинаковы. Температура нити измеряется гальванометром, на шкале которого нанесены градусы. Оптическим пирометром можно измерять температуры до 2000°. [c.52]

Для измерения температуры нагретого металла часто используют термокарандаши. Определение температуры основано на изменении цвета штриха, нанесенного термоиндикаторным карандашом, при достижении температуры перехода, определенной для каждой марки термоиндикаторных карандашей (табл. 18). [c.45]
Для измерения температур свыше 600° С, когда металл, температура которого измеряется, раскален и начинает светиться, используют оптические пирометры. Объектив пирометра (рис. 39, б) направляют на раскаленный металл. Внутри пирометра светится электрическая лампочка, а в поле зрения окуляра — одновременно нить накала и раскаленный металл. Изменяя с помощью реостата силу тока, питающего от аккумуляторной батареи лампочку, подбирают такой ток, чтобы. яркость нити накала электрической лампочки и раскаленного металла была одинаковой (рис. 39, в). По отклонению стрелки гальванометра в зависимости от силы тока определяют температуру нагретого металла. [c.129]
Количественное определение температуры связано с использованием любого зависящего от степени нагретости свойства тела. Так, для измерения температур может быть использовано тепловое расширение жидкостей (ртутные, спиртовые термометры) или газов (газовые термометры). Часто применяются термометры сопротивления, в которых используется изменение при нагревании электрического сопротивления металлической нити, а также термопары, в которых измеряется напряжение термотока, развивающегося при нагревании спая двух металлов. [c.16]
Для измерения температур перегретого пара, дымовых газов и металла трубок пароперегревателя преимущественное распространение получили термоэлектрические пирометры, воспринимающие температуру нагретых тел с помощью термопар. Типы и габариты применяемых термопар зависят от параметров среды и условий измерения (табл. 5-1). [c.162]
Подобные эффекты, состоящие в изменении оптических свойств нагретой поверхности при протекании химических реакций, давно изучаются в лазерной термохимии [4.26]. Химические превращения на поверхности существенно затрудняют проведение лазерной термометрии. В частности, при образовании прозрачной пленки на непрозрачной подложке измерение температуры возможно лишь тогда, когда толщина пленки удовлетворяет неравенству h Л/4п. В противном случае коэффициент отражения металла изменяется за счет интерференции в пленке существенно сильнее, чем за счет изменения температуры. Если условие h /Ап не выполняется, возможен переход к более длинноволновому зондированию. [c.101]

В случае обработки металлов для измерения температуры при выполнении настоящей работы рекомендуется так называемая естественная термопара, элементами которой являются металл обрабатываемой заготовки и металл режущей части резца. Как известно из физики, между свободными концами двух разнородных металлов, имеющих общую точку спая, возникает разность электрических потенциалов всякий раз, когда температура спая превысит температуру свободных концов. Если к свободным концам проводников (металлов) подключить милливольтметр, то через него при нагревании спая пойдет электрический ток, о чем можно судить по отклонению стрелки милливольтметра. Отклонение стрелки будет тем сильнее, чем больше разность температур нагретого спая и свободных холодных концов металлов. [c.128]
Измерение температуры. Если температуру металла кузнец может определить по цвету каления (см. выше), то температуру нагретых газов в печи можно определить только специальными приборами, встроенными в стенки или свод печи. Устройство таких приборов основано на свойствах некоторых металлов и сплавов, спаянных вместе при нагреве места спая давать электрический ток. [c.89]
Неточности измерений возникают вследствие того, что промеры заготовок, нагретых до высокой температуры, физически невозможно выполнить с такой же точностью, как при нормальной температуре. Для молотовых поковок погрешность измерений составляет 1 мм, а для прессовых не менее 2 мм. И, пожалуй, наиболее существенные погрешности вызываются тем, что при свободной ковке не представляется возможным достаточно точно соразмерить силу удара или усилие нажатия пресса с необходимой в данный момент величиной деформации металла при ковке. [c.101]
Исходным пунктом для введения понятия температуры является весьма субъективный и расплывчатый термин — степень нагретости тела. Мы можем придать ему, однако, более объективный смысл, пользуясь тем, что существует целый ряд легко измеряемых физических параметров, зависящих от степени нагретости. Примерами таких параметров могут служить длина столбика жидкой ртути в стеклянной трубке, давление газа в сосуде с неизменным объемом, сопротивление проводника, излучательная способность накаленного тела и т. д. Измерение любого такого параметра может служить основой для создания эмпирического термометра. При этом шкала измерения условной или эмпирической температуры может быть выбрана произвольно. Например, при пользовании ртутным термометром мы можем назвать условной температурой длину столбика ртути, измеренную в любых единицах, или любую монотонно возрастающую функцию этой длины. Заметим также, что каждый эмпирический термометр имеет ограниченную (хотя бы с одной стороны) область пригодности. Так, нижняя граница пригодности ртутного термометра определяется точкой затвердевания ртути, нижняя граница пригодности газового термометра — точкой конденсации газа, верхняя граница применимости термометра сопротивления — точкой плавления (или кипения) металла и т. д. Благодаря тому, что эти области пригодности частично перекрываются, мы можем, выбрав за основу какой-то один эмпирический термометр, определить условную температуру по некоторой произвольной шкале в весьма широких пределах. [c.15]
Измерение т. э. д. с. /позволяет определить разность температур, а следовательно, и температуру нагрева, если при этом известны температурная зависимость величины т. э. д. с. для металлов, составляющих цепь, и температура менее нагретого конца цепи. [c.20]
Радиационные пирометры определяют температуру измерением полного излучения нагретого тела. Радиационный пирометр представляет собой телескоп, собирающий с помощью линзы в одной точке (фокусе) поток лучей, испускаемый в данном случае жидким металлом, находящимся в поле зрения телескопа. В фокусе телескопа помещается теплочувствительный элемент (термоэлемент), состоящий рз рабочих концов одной или нескольких термопар, соединенных последовательно в батарею. Возникающая в термоэлементе термоэлектродвижущая сила измеряется милливольтметром. [c.277]

Фотоэлектрический пирометр (миллископ) — безынерционный прибор для быстрого и точного ( 5° С) измерения температуры нагрева металла. Прибор, как и оптический пирометр, основан на сравнении излучения нагретого металла и эталона. Разница заключается в том, что сравнение производится не на глаз, а при помощи фотоэлемента, преобразующего световую эцергию в электрическую. Миллископ применяют для контроля и автоматического регулирования температуры при индукционном нагреве заготовок. [c.43]
В качестве примера рассмотрим выравнивание температуры двух кусков металла, соединенных плохим теплопроводником. Здесь только состояние теплопроводящей перемычки будет заведомо неравновесным, поскольку разные ее концы будут иметь разную температуру. Перемычка потому и проводит тепло плохо, что скорость установления в ней термодинамического равновесия очень мала. Что же касается кусков металла, то, если точность измерений такова, что их можно все время считать однородно нагретыми, с той же точностью этот необратимый процесс будет для них равновесным. Тогда для вычисления различных макроскопических величин, характеризующих тело, можно использовать формулы, относящиеся к равновесному случаю. Однако если мы захотим—экспериментально и теоретически — исследовать как раз распределение температуры по металлу, мы должны будем—экспериментально—повысить точность измерений, а теоретически — перестать считать процесс равновесным. [c.101]
При установке термопары для измерения температуры внутренней (нагретой) поверхности втулки выведенный на поверхность горячий спай должен иметь надежный контакт с металлом втулки, так как иначе а показания термопары будут влиять температуры газа в цилиндре. Конструкция горячего спая в этом случае должна обеспечивать газоплотность поверхности в месте установки термопары. Горячий спай 1 термопары можно выполнить в капсюле 2 (рис. 52), изготовленном из материала, одинакового с материалом втулки 3. В капсюль вставляется на бакелитовом лаке отрезок двухканальной керамической трубки 4 и вводятся термопровода 5. После этого капсюль запрессовывается во втулку. Металл вокруг капсюля осаживается, концы термопроводов обрезаются, заводятся в паз капсюля, и мес о их соединения приваривается. Выступающая часть капсюля спиливается заподлицо с металлом втулки. Таким образом, горячий спай термопары оказывается расположенным в поверхностном слое металла толщиной 0,7—0,8 мм. Для [c.94]
Для измерения температуры трубу наводят на испытуемый объект, например на нагреваемую деталь в печи, таким образом, чтобы в окуляре было видно светлое пятно. С увеличением силы тока светящаяся нить лампочки становится ярче, чем фон, полученный от нагретой детали (рис. 18, г), а с уменьшением тока — темнее, чем фон де7а-ли (см. рис. 18, б). Регулируя реостатом ток в лампочке, можно сделать так, что изображение нити на фоне (рис. 18, в) станет незаметным. При>этом по отклонению стрелки пирометра определяют температуру нагрева металла. [c.49]
Амплитудно-фазовый (в пределе амплитудный или фазовый) метод широко применяют для бесконтактного автоматизированного контроля толщины металлических лент, полос, проката при двустороннем расположении антенн датчика относительно объекта контроля (рис. 25). Излучение СВЧ генератора проходит одинаковый путь при номинальной толщине листа до схемы сравнения с опорным сигналом той же длины волны. В таком устройстве проявляются все преимущества СВЧ метода одинаковая точность при измерении листов различной толщины не влияет состав или изменения свойств металла за счет бесконтактности процесса контроля могут подвергаться испытаниям листы, нагретые до высокой температуры применение широких пучков устраняет влияние неровностей поверхности листа. [c.226]
Для определения линии солидус при очень высоких температурах больше всего пригоден метод Пирани и Альтертур-на (107]. Он заключается в непосредственном измерении оптическим пирометром интенсивности излучения абсолютно черного тела в центре прямоугольной металлической полосы, нагретой током. Когда через такую полосу с отверстием, высверленным перпендикулярно ее длине, пропускают ток, наибольший разогрев получается у самого отверстия, где сечение полосы минимально. Температура плавления может быть легко установлена при наблюдении оптическим пирометром середины отверстия. При повышении температуры полосы оно будет казаться ярче окружающей поверхности, которая еряет тепло через радиацию. При достижении температуры плавл1ения внутри отверстия образуется капля металла, и оно будет казаться темным, так как лучеиспускание расплавленного металла значительно меньше, чем твердого. Таким образом, при температуре пл авления внутри отверстия наблюдается темное пятно или все отверстие темнеет. Это зависит от скорости иа-грева. [c.203]
Перспективной моделью является комплекс мод. ГМ711Б08. Ведущий разработчик — НИИСЛ (г. Одесса) отмечает следующие особенности комплекса безударный, механизм прессования, обеспечивающий увеличение усилий запрессовки до 300 кН при сохранении максимального усилия подпрессовки 300 кН регуляторы усилия запирания и регулирования дозы сплава, обеспечивающие контроль и регулирование параметров в автоматическом цикле регулятор времени кристаллизации, позволяющий рассчитывать время в автоматическом цикле программный привод запирания, обеспечивающий ускоренное смыкание формы, касание полуформ при незначительном усилии запирания, контроль полноты смыкания двухпозиционный поворотный приемник отливок с тарой на каждой позиции для охлаждения отливок и выноса тары с отливками за рабочую зону средства бессупенчатого регулирования усилия подпрессовки и времени нарастания усилия подпрессовки устройство для автоматической фиксации н расфиксации нагретых форм с одновременным автоматическим подключением коммуникаций регуляторы температуры сплава и температуры пресс-формы (в режиме охлаждения) средства метрологического измерения основных параметров технологического процесса (скорости прессования, давления подпрессовки, температуры формы и сплава, дозы металла, давления гидропривода, усилия запирания). [c.287]

Остаточные напряжения и усталостная прочность поверхности после электроэрозионной обработки. Бараш исследовал остаточные напряжения, измеряя деформацию пластины после электроэрозионной обработки измерения проводились каждый раз после удаления тонкого слоя металла путем травления. Он обнаружил, что высокие растягивающие напряжения существуют на глубине до 0,02—0,03 мм. Это можно было ожидать, поскольку на обрабатываемой поверхности развиваются высокие локальные температуры, приводящие к расширению и пластической деформации с последующим уплотнением за счет усадки нагретого материала. [c.314]
Рассматривается возможность существования температурного скачка на границе нити и слоя жидкости при измерениях коэффициента теп./10проводности методом нагретой проволоки. Проводится аналогия со скачком градиента температур на границе металл — разреженный газ, где роль свободного пробега молекул газа играет длина свободного пробега фононов в жидкости. Сделаны приближенные оценгш скачка температур, показывающие, что влияние термического сопротивления па границе проволоки и жидкости может быть довольно существенным. Отмечается необходимость постановки специальных экспериментов. Библиогр. 2 назв. [c.157]
В принципе действие Б. сводится к следующему одним из плеч моста Уитстона служит тонкая проволока или спираль из металла с большим темп-рным коэф-том (и малой теплоемкостью). Мост в нормальных условиях уравновешен. Если же изменить темп-ру проволоки Б., то изменится и ее электрич. сопротивление, равновесие моста нарушится и отклонение гальванометра в диагонали моста будет соответствовать изменению температуры проволочки. В высоко развитой современной технике электрических измерений болометр используется как важный элемент в сигнальных установках, в телемеханич. и телеметрич. схемах, в качестве усилителя, позволяющего конформно преобразовать малые незаметные мехапич. перемещения в большие, измерение к-рых не представляет затруднений. Увеличение показаний с помощью Б. может достигать величин порядка 10 . Нетрудно осуществить с помощью Б. автоматич. регулятор температуры, напряжения и других величин, постоянство которых необходимо поддержать на протяжении определенного промежутка времени. Интересно отметить использование Б. в качестве вакуумметра. Т. к. теплопроводность и конвекция газа падают с его разрежением, то теплоотдача с поверхности нагретой нити понижается в вакз уме, и темп-ра и сопротивление Б. растут, точно отражая степень разрежения газа. [c.435]
Фотореле ФРМ-62 используются в схемах автоматического управления, контроля, регулирования, счета, измерения, в качестве индикатора наличия и положения изделий или заготовок на конвейерах автоматических и поточных линиях ФРС применяются в пыльных помещениях и могут освещаться или осветителем, или металлом, нагретым до температуры не ниже 300° С РФ служат для автоматической защиты обслуживающего персонала при несвоевременном введении рук в опасную зону пресса ФРМС используются как фотоэлектрический датчик положения металла в термической печи. [c.18]
Для измерения напряжений методом коробления полоску металла длиной 40 см, шириной 2—3 см, толщиной около 1 мм покрывают с обеих сторон равномерным слоем грунта. С одной стороны на участок длиной 10 см наносят исследуемую эм ль (не обожженную). Верхний слой полоски закрепляют неподвижно и снизу подводят нагретую до определенной температуры верти кальную трубчатую печь, так чтобы необожженный участок эма ли был в середине, а свободный конец полоски был вне печи После обжига эмали печь выключают. В процессе охлаждения образца, начиная с момента затвердевания эмали, в нем развива ются напряжения, под действием которых свободный конец по лоски смещается тем сильнее, чем больше величина напряжений Смещение фиксируется с помощью окуляр-микрометра. Величину окончательного изгиба относят к толщине эмалевого слоя. Для получения зависимости коробления от толщины эмалевого слоя эмаль наносят на один и тот же образец несколько раз тонкими слоями. При этом каждый раз определяют толщину эмали и коробление. [c.65]
Как использовать портативные пирометры для измерения температуры расплавленного металла
Благодаря современным достижениям в области термических технологий, операторы литейных производств — от сталелитейных заводов до чугунолитейных заводов — теперь имеют широкий спектр доступных решений, когда дело доходит до измерения температуры расплавленных металлов. Точные данные о температуре жизненно важны для всего процесса расплавления металла — слишком высокие температуры могут повредить формы, а слишком низкие температуры могут привести к низкой текучести, что приведет к образованию пузырьков или полостей.
Использование точного инструмента для получения подробных показаний улучшит качество продукции, оптимизирует безопасность и сократит время простоя литейного производства. Поэтому большинство литейных заводов используют пирометр для точных измерений.
Хотя существует большое разнообразие типов и подтипов, пирометры обычно делятся на контактные и бесконтактные. У каждого из них есть свои подходящие варианты использования, и их эффективность должна быть оценена 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 фиксированными.
Хотя существует несколько различных категорий датчиков, на большинстве литейных предприятий используются одно- или многоразовые термопары типа S или K из-за их низкой стоимости и широкого диапазона температур.
На термопары
во время использования могут влиять несколько внешних факторов, что приводит к менее точным показаниям. Температура окружающего воздуха, тепловая инерция, тепловая масса зонда, окисление поверхности и потеря тепла из-за теплопроводности — все это может привести к неоптимальным 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, возникающие из-за многократного использования, могут быть устранены за счет использования ведущих в отрасли продуктов, которые являются одноразовыми, многоцелевыми и не разбрызгиваются, сохраняя при этом высокую эффективность.
Пользователи могут выбрать наконечник термопары, защищенный керамическим волокном и изоляцией из фольги, подходящий для больших печей, литейных цехов и широкого диапазона расплавленных металлов — железа, стали, меди, бронзы и алюминия.Для небольших печей и ковшей из бесшлакового металла лучше всего подходят высококачественные наконечники термопар, защищенные кварцевой трубкой. Поскольку в расплавленный металл погружается только кварцевая трубка, дополнительная изоляция не требуется.
Сценарии использования: контактные пирометры и бесконтактные
Инфракрасные (также известные как бесконтактные) пирометры измеряют количество инфракрасного излучения, исходящего от объекта, и определяют температуру, измеряя амплитуду ИК-излучения.
В зависимости от конкретных случаев использования контактный пирометр часто оказывается лучшим выбором по сравнению с бесконтактным инфракрасным пирометром.
Оба типа пирометров развернуты в нескольких вариантах использования на литейном производстве: отливки, прокатные станы, термическая обработка, заготовки, штампы / формы, пруток / 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 / материал металла, размер, расстояние, шлак или газовые помехи и температуру окружающей среды.
Как только эти факторы будут учтены, быстро станет очевидно, какой тип пирометра необходим для рассматриваемого литейного или сталелитейного производства.Хотя инфракрасные пирометры хорошо подходят для измерения температуры движущихся частей и / или твердых материалов, они измеряют только температуру поверхности. Контактный пирометр можно окунуть в расплавленный металл, таким образом получая более глубокую точку данных и избегая поверхностного воздействия 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 разливки из ковша без помех от шлака, пламени или капель расплава.
Когда расплавленный металл заливается в форму, тщательный контроль температуры имеет первостепенное значение и должен поддерживаться в различных местах литейного цеха во время процесса. При правильном использовании пирометр улучшит то, как оператор литейного цеха оценивает внешнюю оболочку ковша. Это предотвратит прорыв расплавленного металла через огнеупорную футеровку.
Ручные пирометры: использование и преимущества
Поскольку литейным цехам требуется измерение температуры в разных физических точках завода (для обеспечения качества), портативный цифровой пирометр предлагает множество преимуществ 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 перепад температур шлака, горячие точки печи или кратковременные электрические всплески.
Когда термопара погружается в расплавленный металл, микропроцессор получает сигнал в милливольтах от термопары и математически преобразует его для получения показания температуры. Индикаторы (светодиоды) на передней панели сигнализируют и издают звуковой сигнал, когда отображается правильное значение. Весь 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 K-типа цифровой пирометр измеряет более низкие температуры и может включать режимы удержания пиковых значений / отслеживания. Цифровые пирометры также могут использоваться с наконечниками термопар, то есть одноразовыми датчиками температуры в картонных тубах.
Таким образом, цифровые пирометры широко используются на литейных предприятиях черной металлургии и сталелитейных заводах и обычно доступны как портативные или настенные устройства. Они могут регистрировать 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 наконечником и подходящим наконечником термопары.
Чтобы получить дополнительную информацию о пирометрах и других распространенных инструментах для сталелитейных и литейных заводов, подпишитесь на наш блог!
Пирометры PYROSPOT — Для промышленности и исследований
Пирометры также называются радиационными термометрами или инфракрасными термометрами. PYROSPOT — это множество серий пирометров для бесконтактного точечного измерения температуры в диапазоне от –40 ° C до 3000 ° C. Наши серии пирометров различаются по диапазонам температур, интерфейсам, корпусам и, следовательно, по назначению.Аксессуары для коллектора позволяют индивидуально адаптировать его к применению и интегрировать в системные решения.
Чтобы свести к минимуму физически обусловленные ошибки измерения температуры из-за неточности коэффициента излучения, следует проводить измерения на короткой длине волны. Пожалуйста, прочтите эту статью для получения дополнительной информации.
Для измерений на объектах с изменяющимся или неизвестным коэффициентом излучения также подходят наши пирометры коэффициента излучения, которые входят в состав многих серий PYROSPOT. Наши волоконно-оптические пирометры особенно подходят для измерений в условиях высокой температуры окружающей среды или для измерений в труднодоступных местах.
Все фиксированные пирометры DIAS имеют стандартный линейный температурный выход от 0/4 до 20 мА. В качестве цифровых интерфейсов доступны USB или RS-485, которые в обоих случаях гальванически изолированы. Интерфейс RS-485 использует Modbus RTU в качестве протокола данных. Пирометры с таким интерфейсом можно без проблем интегрировать в существующие шинные системы и системы управления технологическим процессом. Пирометры PYROSPOT с интерфейсом Ethernet позволяют подключаться к локальным сетям.
Все с первого взгляда: Обзорная брошюра пирометров PYROSPOT
PYROSPOT Series 4x — универсальные, компактные и прочные пирометры для промышленного применения
PYROSPOT Series 40 — универсальные двухпроводные пирометры с интерфейсом USB
PYROSPOT Series 42 — 2-проводная серия с регулировкой коэффициента излучения для начинающих пользователей
PYROSPOT Series 44 — пирометры с интерфейсом RS-485
PYROSPOT Series 47 — пирометры с интерфейсом Ethernet
PYROSPOT Series 4 — пирометры с небольшой отдельной сенсорной головкой
PYROSPOT Series 5x — высокоточные быстрые пирометры для промышленного применения
PYROSPOT Series 54 — Мощные пирометры с очень хорошим соотношением цена-качество
PYROSPOT Series 55 — Комфортные пирометры с фиксированной оптикой или вариооптикой с моторфокусом
Корпус из нержавеющей стали IP65 с дисплеем, клавишами, RS-485 и линейным выходом температуры
Другая фиксированная оптика или вариооптика с моторным фокусом
Лазерный прицел, встроенная видеокамера или прицел через объектив
Подробная информация о PYROSPOT Series 55
PYROSPOT Series 56 — Мощные пирометры с дисплеем и клавишами параметризации
PYROSPOT Series 1x — Высокоточные пирометры для промышленности и исследований
PYROSPOT Series 10 — быстрые пирометры с дисплеем, клавишами для параметризации и вариооптикой
PYROSPOT Series 11 — прочные и быстрые волоконно-оптические пирометры с дисплеем и клавишами управления
PYROSPOT Series 2x — Компактные пирометры с интерфейсом параметризации
PYROSPOT Series 25 — серия для начинающих пользователей
PYROSPOT Series 3x — Пирометры с волоконной оптикой для стекольной промышленности
PYROSPOT Series 30/34 — термостойкие пирометры с отличным соотношением цены и качества
PYROSPOT Series 8x — переносные пирометры для тяжелой промышленности
PYROSPOT Series 80 — быстрые портативные пирометры с цветным TFT-дисплеем
Пирометры специальные PYROSPOT для промышленности и исследований
Многочисленные области применения
Наши цифровые пирометры — это радиационные термометры, которые обеспечивают бесконтактное измерение температуры от –40 ° C до 3000 ° C.Они прочные, высокоточные и обладают исключительной надежностью. В основном они используются в промышленных помещениях. Наши пирометры могут быть интегрированы везде, где важна температура в технологическом процессе. Благодаря множеству различных моделей покрывается большая область применения, например:
Лучший способ измерения температуры поверхности металла
Бесконтактные измерения температуры
Температура является критическим фактором во многих процессах, и ее часто необходимо точно измерять.Бесконтактное инфракрасное измерение часто является лучшей альтернативой по сравнению с измерениями с помощью физических термопар. Измерение температуры без этого метода уже невозможно представить для технического обслуживания машин, управления процессами и контроля качества. Стационарные ИК-датчики — лучший вариант, если необходимо постоянно измерять температуру в одном месте.
Измерения термопар
Измерение металлов с помощью термопар, вероятно, является наиболее часто используемым и наименее понятным из устройств для измерения температуры.По сути, термопара состоит из двух сплавов, соединенных одним концом и открытых на другом. По мере увеличения измерения температуры увеличивается энергия, воспринимаемая термопарой. Термопары — не лучший метод измерения горячего металла. Со временем они повреждаются, и их часто приходится наносить на поверхность вручную, что приводит к потере производственного времени и потенциально даже к повреждению металла.
Преимущества использования инфракрасного излучения над термопарой
Время: Использование инфракрасного пирометра сэкономит драгоценное время заводских рабочих.Вместо того, чтобы останавливать производственный цикл для измерения термопары, с помощью IR вы можете проводить измерения в реальном времени и собирать данные, которые невозможно собрать при использовании только термопар
Измерение в опасных / взрывоопасных зонах: инфракрасные пирометры могут выполнять точные измерения в опасных и труднодоступных зонах, которые могут представлять опасность для рабочего.
Измерение высоких температур: Инфракрасные пирометры могут измерять температуру выше 2500 ° C, в то время как большинство термопар имеют ограничения на то, насколько высоко они могут подниматься.
Top 3 Помехи при измерении температуры стали
Процесс производства стали — одна из самых суровых промышленных сред, которая далека от идеальных лабораторных условий. Проведение точного измерения температуры в условиях всех этих различных рабочих условий и помех, безусловно, может оказаться сложной задачей. Однако с помощью правильной технологии пирометра (и выбора длины волны) многие из этих ошибок и помех можно свести к минимуму и даже устранить.Мы определили 3 наиболее распространенных фактора помех: коэффициент излучения, пар и масштаб и как лучше с ними бороться.
1. Коэффициент излучения
Коэффициент излучения определяется как способность объекта излучать инфракрасную энергию и измеряется по шкале от 0 до 1. Коэффициент излучения зависит от текстуры поверхности объекта и с практической точки зрения является противоположностью отражательной способности. Оцинкованная сталь на линии отжига имеет низкий коэффициент излучения (около 0,3), в то время как горячекатаная сталь может иметь высокий коэффициент излучения (около 0.75 и выше). Излишне говорить, что коэффициент излучения стали нельзя охарактеризовать одним значением коэффициента излучения. Более того, коэффициент излучения стали будет варьироваться для любого конкретного применения или процесса — например, коэффициент излучения горячекатаной стали может варьироваться от 0,65 до 0,75.
Одноволновые пирометры предполагают, что излучательная способность материала известна и постоянна, и требуют ввода коэффициента излучения. Если истинная излучательная способность материала такая же, как входная излучательная способность пирометра, то вы получите точное измерение температуры.Если истинное значение коэффициента излучения отличается от входного коэффициента излучения, вы получите ошибку. Ошибки больше при более высоких температурах, а ошибки меньше при использовании пирометров с более короткой длиной волны. Фактически, коротковолновые пирометры могут быть в 4-20 раз менее чувствительны к изменению коэффициента излучения по сравнению с длинноволновыми пирометрами общего назначения (такими как портативные устройства).
В то время как коротковолновые одноволновые датчики могут уменьшить ошибку коэффициента излучения, пирометры коэффициента излучения могут устранить любые ошибки, связанные с изменением коэффициента излучения.Пирометры отношения, как следует из названия, используют отношение энергии, собранной на двух длинах волн, которая затем коррелирует со значением температуры. Если изменение коэффициента излучения влияет на обе длины волны одинаково (как в случае горячекатаной стали и большинства углеродистых сталей), то у вас остается то же измерение коэффициента и стабильная температура, что эффективно устраняет любую ошибку, связанную с изменением коэффициента излучения.
Некоторые типы стали (холоднокатаная, высоколегированная, электрическая, оцинкованная, подвергнутая дробеструйной очистке труба) обладают сложными характеристиками излучения, которые могут быть трудными или почти невозможными для одноволновых пирометров и пирометров с высокой точностью измерения.Для перечисленных выше типов стали процентное изменение коэффициента излучения неодинаково на разных длинах волн, и пирометр с коэффициентом излучения не будет работать. Однако многоволновой пирометр со специальными алгоритмами может компенсировать сложную и изменяющуюся излучательную способность этих типов сталей.
2. Пар
Вода используется в процессе производства стали, от закалки и охлаждения горячей стали до предохранения валков и другого механического оборудования от перегрева.Естественно, когда вода соприкасается с горячей поверхностью, она испаряется и образует пар. Пар можно найти повсюду на сталелитейном заводе, и он, вероятно, является одним из наиболее распространенных оптических помех, с которыми приходится сталкиваться инфракрасным датчикам температуры стали. Проблема с паром в том, что он может привести к тому, что показания пирометра будут ниже истинной температуры объекта. Один из распространенных способов избежать воздействия пара — это направить пирометр на место или место, где нет пара. Часто пара невозможно избежать, потому что это просто часть процесса, и вам нужно смотреть сквозь пар, чтобы получить показания температуры.
Другой способ избежать воздействия пара — использовать пирометр, который фильтруется на длине волны, при которой пар прозрачен. Как это возможно? Инфракрасное излучение является частью электромагнитного спектра, так же как микроволны, рентгеновские лучи, видимые и т. Д. Если я направлю фонарик на грудь, вы увидите пятно на моей груди; видимый свет не проходит. Однако, если я направлю рентгеновский луч на грудь, вы увидите меня насквозь. Единственная разница — длина волны. Таким образом, на разных длинах волн объекты могут быть прозрачными или непрозрачными.Путем фильтрации пирометра на длинах волн, где пар прозрачный (белый), а не непрозрачный (серый), вы можете смотреть сквозь пар без каких-либо помех и получать точное измерение температуры вашей цели.
3. Шкала
Шкала
часто считается помехой, потому что это другой коэффициент излучения. Однако настоящая причина, по которой это интерференция, заключается в том, что инфракрасная энергия излучается при другой температуре и в другом соотношении. Одноволновые пирометры считывают среднюю температуру всего, что находится в поле зрения — это означает, что если половина поля зрения — это горячая сталь, а половина — шкала, то вы получите среднее значение между шкалой и фактической температурой горячей стали.Поскольку шкала может быть на сотни градусов ниже фактической температуры стали, вы можете получить чрезвычайно разные и непостоянно низкие показания измерения температуры.
Пирометры с коэффициентом
лучше справляются с компенсацией помех от шкалы, но это все же может быть проблемой. Шкала относится к пирометру, как неровность пола к столу: чем больше расстояние между ножками, тем меньше колебание. Существует два типа пирометров соотношения, двухцветные пирометры и двухволновые пирометры.Двухцветный пирометр имеет перекрывающиеся длины волн, поэтому нет разделения между длинами волн. Двойная длина волны использует две различных длины волны. Чем больше расстояние между длинами волн, тем стабильнее показания температуры — как и на ножках стола. В результате двухволновые пирометры в 20 раз менее чувствительны к шкале по сравнению с двухцветными пирометрами. Типичная ошибка в 40-60 градусов из-за шкалы двухцветного пирометра будет всего 2-3 градуса для двухволнового пирометра.Хотя влияние масштаба нельзя полностью исключить, ошибку масштаба можно значительно уменьшить, выбрав соответствующую технологию длины волны.
Напомним, вот несколько способов обуздать эти серьезные помехи:
Коэффициент излучения: Более короткие длины волн лучше, чем длинные. Пирометры отношения исключают ошибки, связанные с изменением коэффициента излучения для сталей с высоким коэффициентом излучения. Многоволновые пирометры используются для сложных сталей и сталей с низким коэффициентом излучения.
Steam: Выбор длины волны критичен! Выберите пирометр, фильтруемый на длине волны, при которой пар прозрачен.
Масштаб: Пирометры соотношения лучше, чем одноволновые пирометры. Из-за большего разделения длин волн двухволновые пирометры в 20 раз менее чувствительны к шкале, чем двухцветные пирометры.
Пирометр — обзор | Темы ScienceDirect
29.4.2.4.2 Пирометрия и спектроскопия диффузного отражения
Одним из наиболее важных параметров роста в МБЭ является температура подложки.Оптические пирометры обычно используются для измерения температуры субстрата во время роста. Пирометры обладают рядом преимуществ, одно из которых — относительно нечувствительность к геометрии измерения, что позволяет проводить измерения температуры на пластине или плите. К тому же они дешевы и в целом очень надежны. Однако есть некоторые проблемы при проведении пирометрических измерений температуры в MBE. Необходимо выбрать длину волны обнаружения, при которой подложки кажутся непрозрачными; следовательно, для многих приложений МЛЭ необходимо выбирать пирометр, который работает на более коротких длинах волн, чем это типично для промышленности пирометров.Обычно это приводит к необходимости увеличения размера пятна и невозможности выполнять измерения при более низких температурах. Кроме того, стандартные показания пирометра могут быть ошибочными из-за рассеянного света от таких предметов, как ионные датчики и источники. Наконец, стандартные оптические пирометры должны быть откалиброваны в системе MBE, и на калибровку может сильно повлиять нарост материала или покрытие смотрового окна пирометра.
В последние годы были разработаны альтернативы стандартному пирометру, и их популярность растет.Ряд компаний предлагают пирометры с коррекцией коэффициента излучения, в которых встроенный рефлектометр используется для измерения коэффициента излучения и повышения точности измерения температуры подложки. Обычно в рефлектометре используется светоизлучающий диод (LED) или лазер, работающий на длине волны, близкой к длине волны обнаружения пирометра, и отслеживается изменение оптической интенсивности отраженного (или прошедшего) сигнала, чтобы получить информацию о росте тонкая пленка. Эти системы предлагают несколько потенциальных преимуществ, включая повышенную точность показаний температуры, измерение коэффициента излучения поверхности и возможность измерения скорости роста на месте путем анализа сигнала отражательной способности.Однако есть и ряд проблем. Обычно эти системы требуют нормального падения на подложки и очень чувствительны к выравниванию. Следовательно, невозможно проводить измерения в разных точках стола, и на эти инструменты может значительно повлиять любое колебание подложки вокруг оси вращения. Рефлектометр в этих приборах также требует калибровки, на которую может сильно повлиять покрытие смотровых окон. Наконец, для некоторых из этих инструментов рефлектометр не имеет поправки на эффект рассеянного света, что приводит к очень большим ошибкам в вычислении температуры поверхности.Это особенно характерно для пирометров с коррекцией излучательной способности, которые были разработаны для использования в основном с системами MOCVD.
Системы, основанные на спектроскопии диффузного отражения (DRS), такие как система BandiT, предлагаемая k-Space Associates, являются другой альтернативой стандартному пирометру и становятся все более популярными в последние годы [21–24]. Эти системы могут работать в режиме отражения, улавливая свет от эталонной лампы, который диффузно рассеивается от поверхности пластины, или в режиме пропускания, улавливая свет от нагревателя подложки, который проходит через подложку.Затем спектр собранного света анализируется для определения эффективной ширины запрещенной зоны подложки, которая затем используется для расчета температуры подложки. Среди преимуществ этого метода заключается в том, что его не нужно калибровать в системе MBE, он довольно нечувствителен к геометрии камеры и колебаниям подложки при вращении, и на него практически не влияет нанесение покрытия на смотровые окна. Однако этот метод также имеет проблемы в том, что эти системы более дороги, чем пирометры или пирометры с коррекцией излучательной способности, и измерения DRS становятся очень трудными, когда наносимый эпитаксиальный слой имеет меньшую ширину запрещенной зоны, чем подложка, поскольку это сбивает с толку прибором интерпретацию ширины запрещенной зоны. .Обычно эта последняя проблема может быть решена путем изменения метода анализа, используемого для собранного света. В этом сценарии прибор становится пирометром с коррекцией коэффициента излучения, в котором температура поверхности и коэффициент излучения определяются путем подгонки ко всему спектру данных. Работая в этом режиме, эти инструменты также могут измерять скорость роста и оценивать шероховатость поверхности.
Инфракрасные пирометры / детекторы горячего металла
Пирометры — это инфракрасные термометры , которые оптически измеряют температуру поверхности в (небольшом) участке поверхности, причем быстро и очень точно благодаря цифровой обработке сигналов. Детекторы горячего металла — это инфракрасные переключатели , которые также обнаруживают инфракрасное излучение, но выдают не температуру, а сигнал переключения в случае превышения или недостижения температуры.
Пирометры доступны в различных спектральных диапазонах , выбор зависит от измеряемого материала. Таким образом, металлы измеряются в коротковолновой области спектра, неметаллы — обычно в длинноволновой.
Серии Metis M3 / h4 и Sirius для стационарной установки и серия Capella C3 для портативных измерительных приборов в коротковолновом диапазоне, серия Metis доступна в различных спектральных диапазонах.Поскольку многие из доступных спектральных диапазонов могут использоваться в различных областях, мы рекомендуем персональную предварительную консультацию , прежде чем вы выберете устройство.
Серия
Измерительная техника
Метод измерения зависит от предполагаемого использования. -> подробнее
Одноцветные пирометры (стандартные инфракрасные термометры) могут быть использованы для очень точного определения температуры большинства объектов измерения. Во время измерения необходимо учитывать только коэффициент излучения материала, который необходимо измерить, но он широко известен для большинства материалов и может быть считан из таблиц.Погрешности измерения с такими устройствами чрезвычайно малы.
Двухцветные пирометры измеряют одновременно в двух различных спектральных диапазонах и определяют температуру по соотношению двух интенсивностей излучения.
Таким образом, измерения через загрязняющие линзы, дым или пыль возможны, если коэффициент излучения остается постоянным, то есть ослабление сигнала оказывает одинаковое влияние на оба диапазона длин волн.
Высокоскоростные пирометры измеряют температуру во много раз быстрее, чем наши стандартные приборы M3 на 1 миллисекунду.Это можно использовать, например, для создания подробных температурных профилей быстро движущихся частей или реализации процессов управления, которые должны поддерживать требуемый уровень температуры. Быстродействующие пирометры доступны как одноцветные, так и двухцветные.
Безусловно, лучшая мера
Бесконтактное измерение температуры с помощью пирометров является лучшим контактным измерением во многих областях. Однако часто возникают вопросы, которые невозможно решить из-за отсутствия опыта. Необходимо выбрать спектральный диапазон, соответствующий материалу, время отклика на скорость проходящего материала или любые помехи в месте установки.
Позвольте проконсультировать вас индивидуально, когда задача измерения вызывает вопросы.
Мы заинтересованы в длительной и безотказной работе наших изделий при выполнении ваших измерительных задач.
Дополнительную информацию см. В обзоре продукции (pdf) о пирометрах, источниках калибровки, программном обеспечении и принадлежностях, а также о полезных критериях выбора и наших услугах.
Как работают пирометры с соотношением сторон?
Пирометр — это тип термодатчика, используемый для измерения высоких температур поверхности, часто в больших печах или обжиговых печах.Эти устройства измеряют температуру объекта или поверхности по испускаемому тепловому излучению, также известному как радиометрия. Есть много приложений, в которых стандартный одноцветный пирометр неправильно считывает температуру, в том числе:
Мелкие предметы (слишком маленькие, чтобы заполнить конус зрения).
Пыль, дым или пар, закрывающие поле зрения.
Окна в процессе работы загрязняются, и их сложно содержать в чистоте.
Излучательная способность продукта изменяется (из-за изменения сплава или состояния поверхности).
Двухцветный пирометр или пирометр с соотношением сторон, такой как Endurance Series, может работать должным образом даже с этими проблемами и указывать правильную температуру.
Чем отличается двухцветный пирометр от одноцветного? Двухцветный пирометр состоит из двух одноцветных пирометров в одной упаковке. Он использует два детектора, работающих на двух разных длинах волн, но оба детектора видят одну и ту же горячую цель.
Схема реализации пирометра отношения с использованием 2 детекторов в многослойной структуре
Нет затухания сигнала
Давайте сначала рассмотрим синий график в примере ниже.Двухцветный термометр смотрит на черное тело с коэффициентом излучения 1,0 и температурой черного тела 1500 ° C. В соответствии с законом Планка два детектора выдают следующие единицы энергии в соответствии с синей кривой при коэффициенте излучения 1,0:
Детектор №1 на длине волны λ ₁ выдаст на выходе 500 единиц.
Детектор №2 на другой длине волны λ ₂ выдаст сигнал в 1000 единиц.
Поскольку это термометр отношения, мы делим 1000 на 500 и получаем отношение 2.Прибор откалиброван таким образом, чтобы показывать 1500 ° C при соотношении 2.
Кривые Планка для термометра отношения, смотрящего двумя детекторами на черное тело при температуре 1500 ° C
Затухание сигнала
А что произойдет, если каким-то образом сигнал от горячей цели уменьшится или не попадет в детектор? Это может быть вызвано грязным окном, слишком маленьким объектом, чтобы заполнить конус обзора, или, возможно, дым на линии прямой видимости.На коричневом графике показан пример с потерей сигнала 90%, но заданная температура все еще составляет 1500 ° C. Это то же самое, что и видимое падение коэффициента излучения с 1,0 до 0,1.
Детектор №1 выдаст сигнал 50 единиц.
Детектор №2 выдаст сигнал 100 единиц.
Оба сигнала были уменьшены на 90% по сравнению с верхней кривой (E = 1.0). Обратите внимание, что 100, разделенное на 50, снова равно 2, иначе прибор покажет 1500 ° C, даже если мы потеряли 90% сигнала.У каждого двухцветного термометра есть ограничение на то, насколько можно уменьшить сигнал. Это называется затуханием, которое может варьироваться от 0% до 95% сигнала и при этом считывать точную температуру.
E-Slope
В принципе, двухцветный термометр работает правильно, если все, что влияет на одну длину волны, должно влиять на другую длину волны в той же степени. К сожалению, существуют приложения, в которых коэффициент излучения объекта различается для двух длин волн, например, для измерения расплавленных металлов.Когда двухцветный термометр смотрит на расплавленный металл, соотношение сигналов (или крутизна) будет неправильным, и возникнет ошибка при измерении температуры.
Как это можно исправить? Все двухцветные термометры имеют регулировку E-Slope. При просмотре расплавленного металла регулятор E-Slope поворачивается до тех пор, пока прибор не покажет правильную температуру металла. Правильная температура может быть получена с помощью одноразовой термопары. Эта регулировка E-Slope просто корректирует соотношение на константу, которая корректирует показания прибора на неравные спектральные коэффициенты излучения цели.После настройки E-Slope прибор правильно решает проблемы дыма, пара, пыли, мелких целей и т. Д.
Следующая статья: Точное бесконтактное инфракрасное измерение температуры >>
.