Что такое пирометр и как он работает. Какие бывают виды пирометров. Где применяются инфракрасные термометры. Преимущества и недостатки бесконтактного измерения температуры. Как правильно выбрать и использовать пирометр.
Что такое пирометр и как работает бесконтактный измеритель температуры
Пирометр — это прибор для бесконтактного измерения температуры объектов. Принцип его работы основан на измерении мощности теплового излучения в инфракрасном и видимом диапазонах. Современные пирометры позволяют измерять температуру от -50°C до +3000°C и выше.
Основные элементы пирометра:
- Оптическая система для сбора теплового излучения
- Приемник излучения (детектор)
- Электронная схема обработки сигнала
- Дисплей для отображения результатов
При наведении пирометра на объект его оптическая система фокусирует тепловое излучение на детектор. Детектор преобразует энергию излучения в электрический сигнал, который затем обрабатывается электронной схемой и выводится на дисплей в виде значения температуры.
Виды пирометров: от простых до сложных инфракрасных термометров
Существует несколько основных типов пирометров:
Монохроматические (яркостные) пирометры
Измеряют интенсивность излучения на одной длине волны. Просты, но требуют точного знания коэффициента излучения объекта.
Пирометры спектрального отношения
Определяют температуру по отношению интенсивностей излучения на двух длинах волн. Менее зависимы от коэффициента излучения.
Мультиспектральные пирометры
Анализируют излучение в нескольких спектральных диапазонах. Обеспечивают высокую точность измерений.
Тепловизоры
Позволяют получить двумерное изображение распределения температуры по поверхности объекта.
Где применяются пирометры: от промышленности до медицины
Основные области применения пирометров:
- Металлургия (контроль температуры плавки, проката и т.д.)
- Энергетика (диагностика электрооборудования)
- Строительство (поиск утечек тепла)
- Пищевая промышленность
- Медицина (измерение температуры тела)
- Автомобильная промышленность
- Научные исследования
Пирометры незаменимы там, где невозможно или опасно использовать контактные датчики температуры — при измерении температуры движущихся, труднодоступных или находящихся под напряжением объектов.
Преимущества и недостатки бесконтактного измерения температуры
Основные преимущества пирометров:
- Бесконтактное измерение (не нужно касаться объекта)
- Высокая скорость измерения
- Возможность измерения температуры движущихся объектов
- Измерение температуры в труднодоступных местах
- Отсутствие влияния на температуру объекта
Недостатки пирометров:
- Зависимость показаний от коэффициента излучения поверхности
- Влияние загрязнения оптики на точность
- Ограниченная точность при измерении через стекло, пар, газы
- Высокая стоимость точных приборов
Как правильно выбрать пирометр для конкретных задач
- Диапазон измеряемых температур
- Требуемая точность измерений
- Оптическое разрешение (показатель визирования)
- Спектральный диапазон
- Возможность настройки коэффициента излучения
- Наличие лазерного целеуказателя
- Функции сохранения и передачи данных
Для промышленного применения рекомендуется выбирать профессиональные пирометры с возможностью настройки коэффициента излучения и высоким оптическим разрешением. Для бытовых целей подойдут более простые и доступные модели.
Советы по эксплуатации инфракрасных термометров
Чтобы получить максимально точные результаты измерений с помощью пирометра:
- Правильно подбирайте коэффициент излучения для измеряемой поверхности
- Учитывайте оптическое разрешение прибора и измеряйте с оптимального расстояния
- Держите оптику пирометра в чистоте
- Избегайте измерений через стекло, пар, пыль
- Учитывайте влияние окружающей температуры на показания
- Периодически проводите калибровку прибора
При соблюдении этих рекомендаций современные пирометры обеспечивают высокую точность бесконтактных измерений температуры в широком диапазоне.
пирометры, радиационные термометры, термометры излучения
Содержание
- Введение
- Два основных метода пирометрии
- Спектр электромагнитного излучения
- Монохроматические яркостные пирометры
- Оптическое разрешение
- Излучательная способность (коэффициент излучения)
- Спектральный диапазон пирометра. Эффективная длина волны
- Пирометры спектрального отношения
- Поверка радиационных термометров
Введение
Радиационные термометры (или пирометры) представляют собой неконтактные температурные датчики, действие которых основано на зависимости температуры от количества теплового электромагнитного излучения, полученного от объекта измерения. Это целая группа приборов, которая включает как приборы, измеряющие температуру точки на объекте, области на объекте, или позволяющие получить картину одномерного и даже двумерного распределение температуры на заданной площади измерения. Радиационные термометры очень широко используются в различных отраслях промышленности: металлургии, производстве стекла и керамики, полупроводников, пластика, бумаги и т.
Главная трудность состоит в измерении температуры тела, излучательная способность которого неизвестна. Объект измерения чаще всего далек от абсолютно черного тела, это может быть окисленная поверхность, полупрозрачное стекло, зеркальная поверхность и т.д. Кроме того, возникают трудности учета излучения, испущенного близлежащей областью и излучения отраженного от соседних объектов. К сожалению, не существует ни одного метода оптической пирометрии, который мог бы охватить весь набор встречающихся ситуаций. Однако разработаны различные подходы, каждый из которых способен преодолеть одну или две вышеупомянутые трудности.
Приборы этого типа имеют множество наименований: оптические пирометры, радиационные пирометры, пирометры полного излучения, автоматические инфракрасные термометры, термометры непрерывного излучения, линейные сканеры, тепловизионные радиометры, поверхностные пирометры, пирометры отношения, двухцветовые пирометры и т.
п. Эти наименования больше связаны с назначением приборов. Общий термин, который применим к данному классу приборов и имеет техническое функциональное значение – радиационные термометры.
В последнее время возрос интерес к формированию международной универсальной терминологии в неконтактной термометрии и разработке номенклатуры международных требований к характеристикам радиационных термометров. Так, в 2006-2007 разрабатывался новый стандарт МЭК “Технические требования к радиационным термометрам”. (IEC TS 62492 Radiation thermometers — Part 1: Specifications for Radiation Thermometers). Новый стандарт введен в обращение в марте 2008 г. Об участии российских специалистов в разработке стандартов МЭК cм. раздел РГЭ.
Радиационные термометры представляют собой развивающиеся приборы, множество докладов на международных конференциях и множество публикаций в журналах посвящено совершенствованию неконтактных методов измерения температуры и повышению их точности. Надеемся, что на нашем сайте Вы сможете прочитать статьи о новинках в этой области в разделах «публикации» , «производители неконтактных датчиков температуры», «каталог приборов».
Два основных метода пирометрии
Практическая пирометрия возникла на рубеже 19 и 20-го веков. Примерно тогда же и сформировались два основных метода пирометрии: радиационная (яркостная) пирометрия и цветовая пирометрия. Названия эти с течением времени менялись и корректировались, но суть методов осталась неизменной. Метод яркостной пирометрии (называемой также радиационной пирометрией, пирометрией по излучению) использует зависимость энергетической яркости излучения объекта в ограниченном диапазоне длин волн от его температуры. Другими словами, яркость излучения объекта зависит от его температуры.
Следовательно, измерив яркость излучения объекта, мы можем измерить (с той или иной точностью) значение температуры объекта. Таким образом, ключевым элементом радиационного пирометра является приемник излучения, преобразующий приходящую на него энергию излучения в иную физическую величину, чаще всего в ток или в напряжение. Его дополняют оптическая система, собирающая в определенном телесном угле излучение от объекта, и электронная схема с системами питания и индикации, усиливающая, преобразовывающая и отображающая результат измерения.
Метод цветовой оптической пирометрии первоначально основывался на зависимости спектрального распределения потока излучения нагретого объекта от температуры в диапазоне видимых длин волн. Другими словами, от температуры нагретого объекта зависел цвет его излучения. Объекты, нагретые до 700–800°С, светят темно-оранжевым светом, при 1000–1200°С цвет свечения становится ярко-оранжевым, постепенно переходя в желтый, при 2000°С цвет воспринимается нашим глазом как ярко-желтый, а после 2500°С свечение приближается к белому цвету.
В силу особенностей человеческого зрения описанный метод при опоре на восприятие цвета человеческим глазом имеет серьезные ограничения в точности и повторяемости результатов измерений. Поэтому с развитием компонентной базы весьма субъективные визуальные измерения были вытеснены измерениями с помощью нескольких приемников излучения, работающих в различных спектральных диапазонах.
Спектр электромагнитного излучения
По спектральному диапазону термометры излучения могут быть разделены на следующие виды: полного излучения, широкополосного излучения, узкополосного излучения (монохроматические). Широкополосные пирометры работают обычно в широком диапазоне волн от 0,3 мкм до 2,5 — 20,5 мкм. Для наглядности приведем полный спектр электромагнитного излучения, где указаны границы ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей. (Источник: en.wikipedia.org)
Монохроматические яркостные пирометры
В 21 веке бесконтактные термометры, которые наиболее часто стали называть ИК-термометрами, что означает инфракрасные радиационные термометры, стали особенно востребованным и популярным видом температурных приборов.
Существует множество разновидностей пирометров и инфракрасных приборов. Приборы, дающие возможность получить изображение распределения температуры по поверхности объекта называют тепловизорами или тепловизионными камерами. Несмотря на то, что по точности пирометры сильно уступают контактным датчикам температуры, они незаменимы там, где необходимо быстро и безопасно сделать отсчет температуры поверхности. Инфракрасные термометры применяются для диагностики тепловых и электрических линий передачи, источников тока, обнаружения неисправностей, вызванных утечками тепла, коррозией контактов и т.д. Данный вид приборов востребован также там, где трудно или невозможно использовать контактный датчик — для оценки температуры сильнонагретых движущихся объектов, мощных моторов и турбин, расплавленных металлов. Одним из самых новых применений инфракрасных термометров является медицинская диагностика.
Большинство современных ИК термометров представляют собой портативные и, как правило, очень простые в обращении приборы.
Однако существуют особенности их применения, которые необходимо учитывать пользователям, рассчитывающим получить наиболее точный результат измерения температуры. Критическими параметрами любого инфракрасного термометра являются оптическое разрешение и излучательная способность.
Оптическое разрешение
Иногда оптическое разрешение называют показателем визирования. Оптическое разрешение определяется отношением диаметра пятна (круга) на поверхности, излучение с которого регистрируется пирометром к расстоянию до объекта. Чтобы правильно выбрать прибор, необходимо знать сферу его применения. Если нужно измерять температуру объекта с расстояния 4 метра, то ИК термометр с оптическим разрешением 4:1 вряд ли подойдет. Диаметр излучающей поверхности будет слишком большой, и в поле зрения термометра попадут посторонние объекты. Лучше выбрать разрешение, по крайней мере, 50:1. Однако если необходимо принимать излучение с небольшого расстояния, то лучше выбрать термометр с разрешением 4:1, т.
к у него будет больше минимальная допустимая площадь излучения. Необходимо иметь ввиду, точность измерений температуры может значительно снижаться, если пользователь ошибочно нацеливает ИК термометр на большую площадь, чем площадь измеряемого объекта. У большинства современных термометров имеется специальный лазерный целеуказатель для точного наведения на объект измерения.
.
На рисунке изображен пирометр с оптическим разрешением 6:1 (изображение с сайта компании Fluke) .
.
Излучательная способность (коэффициент излучения)
Коэффициент излучения (называемый иногда «степень черноты») характеризует способность поверхности тела излучать инфракрасную энергию. Этот коэффициент определяется как отношение энергии, излучаемой конкретной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. (см. также раздел СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ). Он может принимать значения от очень малых, ниже 0,1 до близких к 1. ИК термометры, как правило, дают возможность устанавливать для каждого объекта свой коэффициент излучения.
Неправильный выбор коэффициента излучения – основной источник погрешности для всех пирометрических методов измерения температуры. Как выбрать степень черноты? Существуют справочные таблицы, показывающие степень черноты для различных материалов и различной обработки поверхности. Таблицы для некоторых распространенных материалов приведены в разделе сайта «Справочник». Необходимо отметить, что 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.
Можно также использовать экспериментальные методики. Наиболее распространены в методиках поверки пирометров и тепловизионных термометров следующие методы определения коэффициента излучения.
1. Определите действительную температуру объекта с помощью контактного датчика — термопары, термометра сопротивления и т.д. Затем измерьте температуру с помощью пирометра и подберите такую степень черноты, чтобы показания пирометра совпали с показаниями контактного датчика.
2. При сравнительно низких температурах объекта (до 250°С) можно наклеить на участок поверхности объекта ленту черного цвета (например, электроизоляционную). Затем измерьте температуру ленты с помощью пирометра при установленной степени черноты 0,95. После этого измерьте с помощью пирометра незакрытую лентой часть объекта и подберите такую степень черноты, чтобы показания пирометра совпали с результатом измерения ленты.
3. Если часть объекта может быть окрашена, окрасьте ее матовой черной краской, которая имеет степень черноты около 0,98. Затем измерьте температуру окрашенного участка с помощью пирометра при установленной степени черноты 0,98. После этого измерьте с помощью пирометра неокрашенную часть объекта и подберите такую степень черноты, чтобы показания пирометра совпали с результатом измерения на окрашенном участке.
(источник: методика поверки ИК-пирометров «Термоскоп-100» ООО «Инфратест»). .
Следует отметить, что коэффициент излучения зависит от длины волны. Он тем выше, чем короче длина волны.
Кроме того, ошибка, вызванная неточным определением коэффициента излучения, будет пропорциональна эффективной длине волны.
В случаях, когда, например, надо измерять температуру поверхности частично окисленного металла преимущество коротковолновых пирометров очевидно, т.к. окисленный слой будет иметь высокую и стабильную излучательную способность скорее при короткой длине волны, чем при длинной. Кроме того, коротковолновые яркостные пирометры обычно менее подвержены влиянию атмосферного поглощения, чем пирометры широкого спектра. Если поглощение вызвано частицами или каплями на пути визирования, уменьшенное значение погрешности при коротких волнах будет иметь меньшую относительную зависимость измерений температуры от энергии.
Поэтому там, где требуется высокая точность измерения температуры поверхности рекомендуется использовать коротковолновый яркостный пирометр.
Название “коротковолновый” – относительное, например при Т=1000°С 1мкм – короткая длина волны; в то время как при Т=10°С 10 мкм также считается короткой длиной.
За критерий эффективной длины волны для отнесения пирометра к достаточно “коротковолновому” принимается максимальная длина волны, которая должна быть настолько короткой, чтобы обеспечить достаточную энергию для получения необходимого отношения сигнал-шум от детектора при минимальной измеряемой температуре.
При выполнении теоретического анализа эффективной длины волны обычно исходят из предположения, что пирометры используют узкий диапазон волн и поэтому изменение показаний в зависимости от изменения температуры может быть определено по закону Планка.
где I(ν)dν — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в диапазоне частот от ν до ν + dν.
это выражение эквивалентно следующему:
где u(l)dl — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в диапазоне длин волн от l до l + d l
Спектральный диапазон пирометра. Эффективная длина волны
На практике, большинство приемников излучения имеет существенно широкий диапазон волн и даже использование фильтров не достаточно ограничивает диапазон волн, чтобы можно было считать его строго монохроматическим.
Однако кривая энергии в зависимости от длины волны очень крутая при короткой длине волны, и показания пирометров четко согласуются в значительном температурном диапазоне с расчетами Планка, соответствующими длине волны близкой к “отсечной” верхней длине волны системы приемник-фильтр. Понятие эффективной длины волны является весьма удобным для оценки скорости изменения энергии (и следовательно показаний пирометра) с изменением температуры, а также погрешности, возникающей от ошибки в определении коэффициента излучения поверхности.
В МЭК 62942 дано следующее определение спектрального диапазона и эффективной длины волны пирометра:
4.1.1.9 Спектральный диапазон
Спектральный диапазон приводится в мкм или нм. Спектральный диапазон определяется как нижний и верхний предел длины волны при достижении спектральной чувствительности 50 % от пика чувствительности. Может также приводится основная (эффективная) длина волны и полная ширина полосы пропускания, в которой чувствительность достигает 50 % от пика чувствительности (полная ширина на половине максимума (FWHM)).
Общепринято для монохроматичеких пирометров приводить эффективную длину волны в спектральном диапазоне и полную ширину на половине максимума (FWHM), а для широкополосных пирометров приводить верхний и нижний предел.
Приведем таблицу из МЭК 62942 (приложение 1), демонстрирующую изменение показаний пирометра, соответствующее изменению принимаемого излучения на 1 %, при опорной температуре пирометра 23 °С
Изменение в индицируемой температуре соответствующее изменению принятого пирометром потока излучения рассчитывалось как:
В следующей таблице приведена погрешность, обусловленная 10% изменением излучательной способности при 500°С.
Из приведенных данных следует, что всегда следует выбирать пирометр с самой короткой длиной волны, которая позволяет провести необходимые измерения самой низкой температуры в диапазоне измерения.
Кроме сложности учета коэффициента излучения объекта, яростные пирометры имеют ряд иных существенных недостатков, их результаты зависят от: расстояния до измеряемого объекта, формы объекта, запыленности и загазованности промежуточной среды, наличия защитных стекол и непрозрачных объектов в поле зрения пирометра, боковых засветок при работе с крупноразмерными объектами, переотражений измеряемым объектом излучения сильно нагретых объектов, расположенных рядом.
Как видите, факторов, мешающих получению радиационными пирометрами точных результатов, набирается с десяток. Именно поэтому пользователи все чаще и чаще задумываются об использовании пирометров спектрального отношения, более дорогих, чем радиационные, но свободных от многих вышеперечисленных недостатков.
Пирометры спектрального отношения
Пирометры спектрального отношения определяют температуру объекта по отношению сигналов от двух приемников, работающих на разных длинах волн. Такой принцип измерения температуры позволяет избавиться от большинства недостатков, свойственных яркостным пирометрам. Зависимость сигнала от расстояния одинакова для обоих приемников пирометра спектрального отношения, поэтому на отношение сигналов она не влияет. Форма измеряемого объекта, запыленность и загазованность промежуточной среды одинаково влияют на сигналы с обоих приемников, оставляя неизменным их отношение.
Пирометры спектрального отношения нечувствительны к боковым засветкам от крупноразмерных объектов, наличию небольших непрозрачных объектов в поле зрения пирометра, к наличию защитных стекол, например стекол смотровых окон в вакуумных камерах.
Отношение сигналов по-прежнему остается неизменным. Да и отличие значения коэффициента излучения?измеряемого объекта от 1 чаще всего приводит к одинаковому уменьшению сигналов с обоих приемников. Поэтому отношение сигналов слабо зависит от излучательной способности ?объекта.
Необходимо отметить два основных недостатка пирометров спектрального отношения. Во-первых, пирометр спектрального отношения сложнее радиационного, априори состоит из большего числа элементов, труднее калибруется. Поэтому стоимость таких пирометров больше, чем монохроматические. Во-вторых, излучательная способность измеряемого объекта все же? влияет на результаты измерений. Точнее, результат измерения пирометра спектрального отношения зависит не столько от величины излучательной способности или от ее изменения от объекта к объекту, сколько от спектральной зависимости коэффициента излучения от длины волны. С ростом длины волны спектральная излучательная способность снижается. Это приводит к тому, что сигнал длинноволнового приемника пирометра спектрального отношения оказывается заниженным по сравнению с коротковолновым.
По этой причине показания пирометра спектрального отношения оказываются завышенными нередко более чем на 10%.
В некоторых современных пирометрах спектрального отношения применяется специальная техника автоматической коррекции влияния изменения коэффициента излучения от длины волны. Для ряда материалов, в том числе высоколегированных сталей, была исследована зависимость коэффициента излучения от длины волны и подобрана универсальная корректирующая кривая, подходящая как для чистого железа и высоколегированных сталей, так и для ряда других металлов (никель, кобальт и т.п.). При этом для большинства этих металлов коррекция возможна до уровня, при котором погрешность измерений в диапазоне температур от 600 до 2400°С составляет всего 1–1,5% (для кобальта –до 2%). Указанный способ коррекции не только сохраняет все преимущества, которыми обладают пирометры спектрального отношения, но и избавляет пользователя от необходимости вводить в прибор корректирующий коэффициент, значение которого ему неизвестно, и заменяет механическую подстройку.
Поэтому измерения температуры многих металлов выполняются без роста погрешности во всем диапазоне измеряемых температур. (Источник: А.Фрунзе « Пирометры спектрального отношения: преимущества, недостатки и пути их устранения», ФОТОНИКА 4/2009)
Использование трех спектров также позволяет существенно снизить зависимость погрешности измерения от изменения величины коэффициента излучения и от изменения отношения ε1/ε2. (источник: Сергеев С.С. «Повышение точности измерения температуры с использованием новых моделей пирометров фирмы «ТЕХНО-АС», сайт www.technoac.ru)
Инфракрасный термометр (пирометр) Benetech GM320.
?- Инфракрасный термометр (пирометр) Benetech GM320.
- rimlyanin пишет в ru_sku
- 29 июля, 2014
BENETECH GM320 1.
2″ LCD Infrared Temperature Tester Thermometer -50C — 330C — Orange + Black (2 x AAA) $14.09
Покупал по акции за $9.99 знакомому электрику, для проверки температуры на находящихся под напряжением токоведущих шинах и контактах коммутирующих устройств.
Как гласит википедия: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.
Ехал долго, больше месяца. Приехал в весьма помятом виде и почему-то без батареек.
Особенности:
Диапазон измерения: -50…+330°С (-58…626°F)
Точность измерения ±1,5°С ±1,5%
Разрешение 0.1°C (0.1°F)
Коэффициент эмиссии 0,95 (фиксированный)
Показатель визирования(отношение диаметра пятна визирования к расстоянию между пирометром и объектом) 12:1
Питание 2хАААОсновные особенности продублированы на корпусе пирометра
Сам пирометр небольшой, удобно лежащий в руке (пара ААА для сравнения размеров)
Батарейки устанавливаются в рукоятку
Имеется лазерный «целеуказатель», но недорогие лазерные прицельные устройства с одним лучом позволяют определить точку лишь вблизи центра измеряемого пятна: луч у такого прицела не совпадает с оптической осью объектива пирометра, поэтому лазерный указатель смещен относительно центра зоны чувствительности прибора на фиксированное расстояние, примерно на 1см (такой эффект называется «параллакс»).
По нажатию на курок практически сразу начинается непрерывный замер, при его отпускании измеренная температура ещё несколько секунд отображается на экране, после чего прибор отключается.
Достоинства и недостатки отдельно описывать смысла нет, скажу лишь что пирометры без настройки EMS (коэффициент компенсации теплового излучения) скорее «игрушки», чем прибор для профприменения, более-менее точную температуру он сможет показать только на черной матовой поверхности, а на поверхностях по разному излучающих инфракрасный свет точность измерения температуры прибором будет разной. Но для сравнения температур соединений токоведущих шин или проводов в различных точках (на участках с плохим электрическим контактом из-за большого переходного сопротивления нагрев этих участков будет больше) или перегретой микросхемы на плате — подойдет.
P.S. Почему я написал этот обзор? А потому что до 9го августа на этот пирометр действует купон nev5 по которому его можно купить за $8.
99Метки: tmart, Измерительный прибор/тестер, Прибор, Температура/погода, Электроника, акция/скидка, обладаю
2″ LCD Infrared Temperature Tester Thermometer -50C — 330C — Orange + Black (2 x AAA) $14.09
99Пирометры — SolidsWiki
Взято из SolidsWiki
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Блок-схема пирометров
Пирометры
Пирометр — это бесконтактный прибор для измерения тепла, пирометрии и процесса перехвата. Это устройство можно использовать для определения температуры поверхности объекта. Слово «пирометр» происходит от греческого слова «огонь», «πυρ» (пиро), и «метр», означающего «измерять». Первоначально пирометр был придуман для обозначения устройства, способного измерять температуру объектов выше температуры накаливания, то есть объектов, ярких для человеческого глаза.
Содержание
- 1 История
- 2 Приложения
- 2. 1 Металлургическая промышленность
- 2.2 Пирометр над ванной
- 2.3 Фурменный пирометр
- 2.4 Паровые котлы
- 2,5 воздушных шара
- 2.
- 3 Пирометрия газов
- 4 источника
1 Металлургическая промышленностьИстория
Гончар Джозия Веджвуд изобрел первый пирометр для измерения температуры в своих печах. Современные пирометры стали доступны, когда Л. Холборн и Ф. Курлбаум построили первый пирометр с исчезающей нитью накала в 1919 году.01. Это устройство накладывало тонкую нагретую нить на измеряемый объект и полагалось на глаз оператора, чтобы определить, когда нить исчезла. Затем температура объекта считывалась со шкалы на пирометре.
Температура, возвращаемая пирометром с исчезающей нитью и другими подобными приборами, называемыми яркостными пирометрами, зависит от коэффициента излучения объекта. С более широким использованием яркостных пирометров стало очевидно, что существуют проблемы с опорой на знание значения коэффициента излучения.
Было обнаружено, что излучательная способность изменяется, часто резко, в зависимости от шероховатости поверхности, объема и состава поверхности и даже от самой температуры.
Чтобы обойти эти трудности, был разработан пропорциональный или двухцветный пирометр. Они полагаются на тот факт, что закон Планка, который связывает температуру с интенсивностью излучения, испускаемого на отдельных длинах волн, может быть решен для температуры, если разделить утверждение Планка об интенсивностях на двух разных длинах волн. Это решение предполагает, что коэффициент излучения одинаков для обеих длин волн и компенсируется при делении. Это известно как предположение серого тела. Пирометры отношения — это, по сути, два пирометра яркости в одном приборе. Принципы работы пирометров соотношения были разработаны в 19 в.20-х и 1930-х годов, и они поступили в продажу в 1939 году.
Когда пирометр отношения стал широко использоваться, было установлено, что многие материалы, примером которых являются металлы, не имеют одинакового коэффициента излучения на двух длинах волн.
Для этих материалов коэффициент излучения не компенсируется, и измерение температуры в ошибке. Величина погрешности зависит от коэффициентов излучения и длин волн, на которых проводятся измерения. Пирометры с двухцветным соотношением не могут измерить, зависит ли коэффициент излучения материала от длины волны.
Для более точного измерения температуры реальных объектов с неизвестным или изменяющимся коэффициентом излучения в Национальном институте стандартов и технологий США были предложены многоволновые пирометры, описанные в 1992. Многоволновые пирометры используют три или более длин волн и математическую обработку результатов, чтобы попытаться добиться точного измерения температуры, даже когда коэффициент излучения неизвестен, изменяется и различается на всех длинах волн.
Области применения
Пирометры особенно подходят для измерения движущихся объектов или любых поверхностей, до которых нельзя дотянуться или которых нельзя коснуться.
Металлургическая промышленность
Температура является основным параметром работы металлургических печей.
Надежное и непрерывное измерение температуры расплава необходимо для эффективного управления процессом. Скорость плавки может быть максимизирована, шлак может быть получен при оптимальной температуре, потребление топлива сведено к минимуму, а также может быть увеличен срок службы огнеупоров. Термопары были традиционными устройствами, используемыми для этой цели, но они непригодны для непрерывных измерений, поскольку быстро растворяются.
Надванный пирометр
Печи с соляной ванной работают при температуре до 1300 °C и используются для термической обработки. При очень высоких рабочих температурах с интенсивным теплообменом между расплавом соли и обрабатываемой сталью точность обеспечивается за счет измерения температуры расплава соли. Большинство ошибок вызвано шлаком на поверхности, которая холоднее, чем соляная ванна.
Фурменный пирометр
Фурменный пирометр представляет собой оптический прибор для измерения температуры через фурмы, которые обычно используются для подачи воздуха или реагентов в ванну печи.
Паровые котлы
Паровой котел может быть оснащен пирометром для измерения температуры пара в пароперегревателе.
Воздушные шары
Тепловой воздушный шар оснащен пирометром для измерения температуры в верхней части оболочки во избежание перегрева ткани.
Пирометрия газов
Пирометрия газов представляет трудности. Чаще всего их преодолевают с помощью пирометрии тонкой нити или пирометрии сажи. Оба метода предполагают контакт мелких твердых частиц с горячими газами.
Источники
http://en.wikipedia.org/wiki/Пирометр
Пирометры — SolidsWiki
Взято из SolidsWiki
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Блок-схема пирометров
Пирометры
Пирометр — это бесконтактный прибор для измерения температуры, пирометрии и обработки. Это устройство можно использовать для определения температуры поверхности объекта.
Слово «пирометр» происходит от греческого слова «огонь», «πυρ» (пиро), и «метр», означающего «измерять». Первоначально пирометр был придуман для обозначения устройства, способного измерять температуру объектов выше температуры накаливания, то есть объектов, ярких для человеческого глаза.
Содержание
- 1 История
- 2 Приложения
- 2.1 Металлургическая промышленность
- 2.2 Пирометр над ванной
- 2.3 Фурменный пирометр
- 2.4 Паровые котлы
- 2,5 воздушных шара
- 3 Пирометрия газов
- 4 источника
История
Гончар Джозия Веджвуд изобрел первый пирометр для измерения температуры в своих печах. Современные пирометры стали доступны, когда Л. Холборн и Ф. Курлбаум построили первый пирометр с исчезающей нитью накала в 1919 году.01. Это устройство накладывало тонкую нагретую нить на измеряемый объект и полагалось на глаз оператора, чтобы определить, когда нить исчезла.
Затем температура объекта считывалась со шкалы на пирометре.
Температура, возвращаемая пирометром с исчезающей нитью и другими подобными приборами, называемыми яркостными пирометрами, зависит от коэффициента излучения объекта. С более широким использованием яркостных пирометров стало очевидно, что существуют проблемы с опорой на знание значения коэффициента излучения. Было обнаружено, что излучательная способность изменяется, часто резко, в зависимости от шероховатости поверхности, объема и состава поверхности и даже от самой температуры.
Чтобы обойти эти трудности, был разработан пропорциональный или двухцветный пирометр. Они полагаются на тот факт, что закон Планка, который связывает температуру с интенсивностью излучения, испускаемого на отдельных длинах волн, может быть решен для температуры, если разделить утверждение Планка об интенсивностях на двух разных длинах волн. Это решение предполагает, что коэффициент излучения одинаков для обеих длин волн и компенсируется при делении. Это известно как предположение серого тела.
Пирометры отношения — это, по сути, два пирометра яркости в одном приборе. Принципы работы пирометров соотношения были разработаны в 19 в.20-х и 1930-х годов, и они поступили в продажу в 1939 году.
Когда пирометр отношения стал широко использоваться, было установлено, что многие материалы, примером которых являются металлы, не имеют одинакового коэффициента излучения на двух длинах волн. Для этих материалов коэффициент излучения не компенсируется, и измерение температуры в ошибке. Величина погрешности зависит от коэффициентов излучения и длин волн, на которых проводятся измерения. Пирометры с двухцветным соотношением не могут измерить, зависит ли коэффициент излучения материала от длины волны.
Для более точного измерения температуры реальных объектов с неизвестным или изменяющимся коэффициентом излучения в Национальном институте стандартов и технологий США были предложены многоволновые пирометры, описанные в 1992. Многоволновые пирометры используют три или более длин волн и математическую обработку результатов, чтобы попытаться добиться точного измерения температуры, даже когда коэффициент излучения неизвестен, изменяется и различается на всех длинах волн.
Области применения
Пирометры особенно подходят для измерения движущихся объектов или любых поверхностей, до которых нельзя дотянуться или которых нельзя коснуться.
Металлургическая промышленность
Температура является основным параметром работы металлургических печей. Надежное и непрерывное измерение температуры расплава необходимо для эффективного управления процессом. Скорость плавки может быть максимизирована, шлак может быть получен при оптимальной температуре, потребление топлива сведено к минимуму, а также может быть увеличен срок службы огнеупоров. Термопары были традиционными устройствами, используемыми для этой цели, но они непригодны для непрерывных измерений, поскольку быстро растворяются.
Надванный пирометр
Печи с соляной ванной работают при температуре до 1300 °C и используются для термической обработки. При очень высоких рабочих температурах с интенсивным теплообменом между расплавом соли и обрабатываемой сталью точность обеспечивается за счет измерения температуры расплава соли.
