Pirometru

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 20 mai 2020; verificările necesită 5 modificări .

Pirometrul (din altă greacă πῦρ  „ foc , căldură” + μετρέω  „măsor”) este un dispozitiv pentru măsurarea fără contact a temperaturii corpului . Principiul de funcționare se bazează pe măsurarea puterii radiației termice a unui obiect, în principal în domeniul radiației infraroșii și luminii vizibile .

Numire

Pirometrele sunt folosite pentru a determina de la distanță temperatura obiectelor din industrie, viața de zi cu zi, locuințe și servicii comunale , la întreprinderile în care controlul temperaturii în diferite stadii tehnologice de producție este de mare importanță (industria siderurgică, industria de rafinare a petrolului). Pirometrele pot acționa ca mijloc de măsurare sigură a temperaturii de la distanță a obiectelor incandescente, ceea ce le face indispensabile pentru asigurarea unui control adecvat în cazurile în care interacțiunea fizică cu obiectul controlat este imposibilă din cauza temperaturilor ridicate. Ele pot fi folosite ca detectoare de căldură (modele îmbunătățite) pentru a determina zonele cu temperaturi critice în diferite zone industriale.

Istorie

Unul dintre primele pirometre a fost inventat de Pieter van Muschenbroek . Inițial, termenul a fost folosit în legătură cu instrumentele concepute pentru a măsura temperatura vizual, prin luminozitatea și culoarea unui obiect foarte încălzit (fierbinte). În prezent, sensul este oarecum extins, în special, unele tipuri de pirometre (este mai corect să numim astfel de dispozitive radiometre cu infraroșu ) măsoară temperaturi destul de scăzute (0 ° C și chiar mai mici).

Dezvoltarea pirometriei moderne și a pirometrelor portabile a început la mijlocul anilor 1960 și continuă până în zilele noastre. În acest moment au fost făcute cele mai importante descoperiri fizice, care au făcut posibilă începerea producției de pirometre industriale cu caracteristici ridicate de consum și dimensiuni de gabarit reduse. Primul pirometru portabil a fost dezvoltat și fabricat de compania americană Wahl în 1967. Noul principiu de construire a paralelelor comparative, când concluzia despre temperatura corpului a fost făcută pe baza datelor de la un receptor infraroșu care determină cantitatea de energie termică emisă de corp , a făcut posibilă extinderea semnificativă a limitelor de măsurare. temperaturile corpurilor solide și lichide .

Clasificarea pirometrelor

Pirometrele pot fi împărțite în funcție de mai multe caracteristici principale:

• Optică . Ele vă permit să determinați vizual, de regulă, fără a utiliza dispozitive speciale, temperatura unui corp încălzit , comparând culoarea acestuia cu culoarea unui filament metalic de referință încălzit de un curent electric în lămpi speciale de măsurare cu incandescență .
• Radiația . Temperatura este estimată cu ajutorul indicatorului recalculat al puterii de radiaţie termică . Dacă pirometrul măsoară într-o bandă spectrală largă de radiații , atunci un astfel de pirometru se numește pirometru cu radiații totale .
• Culoare (alte denumiri: multispectral, raport spectral ) - vă permit să măsurați temperatura unui obiect, pe baza rezultatelor comparării radiației sale termice în diferite părți ale spectrului .

Interval de temperatură

• Temperatură scăzută . Ei au capacitatea de a măsura temperaturile obiectelor cu temperaturi scăzute în raport cu temperatura camerei, de exemplu, temperaturile frigiderelor.
• Temperatură ridicată . Se estimează doar temperatura corpurilor puternic încălzite, când determinarea „ochiului” nu este posibilă. De obicei au o eroare semnificativă față de limita superioară a măsurării dispozitivului.

Performanță

• Portabil . Sunt convenabile în funcționare în condițiile în care este necesară precizia de măsurare necesară , cu mobilitate, de exemplu, pentru a măsura temperatura secțiunilor de conducte în locuri greu accesibile. De obicei, astfel de dispozitive portabile sunt echipate cu un afișaj mic care afișează informații grafice sau text-numerice.
• Staționar . Sunt destinate măsurării mai exacte a temperaturii obiectelor. Sunt utilizate în principal în marile întreprinderi industriale pentru monitorizarea continuă a procesului tehnologic în producția de metale și materiale plastice topite.

Vizualizarea cantităților

• Metoda text-numerică . Temperatura măsurată este exprimată în grade pe afișajul digital. Pe parcurs, puteți vedea informații suplimentare.
• Metoda grafică . Vă permite să vedeți obiectul observat în descompunerea spectrală a zonelor de temperaturi scăzute, medii și ridicate, evidențiate în diferite culori.

Indiferent de clasificare, pirometrele pot fi furnizate cu surse de alimentare suplimentare, precum și cu mijloace de transmitere a informațiilor și de comunicare cu un computer sau dispozitive specializate (de obicei prin magistrala RS-232 ).

Principalele surse de eroare în pirometre

Cele mai importante caracteristici ale pirometrului, care determină acuratețea măsurării temperaturii, sunt rezoluția optică și setarea emisivității obiectului [1] .

Uneori rezoluția optică este denumită indice de ochire. Acest indicator este calculat ca raportul dintre diametrul spotului (cercului) de pe suprafață, a cărui radiație este înregistrată de pirometru, și distanța până la obiect. Pentru a alege dispozitivul potrivit, trebuie să cunoașteți domeniul de aplicare al acestuia. Dacă este necesar să se efectueze măsurători de temperatură de la o distanță scurtă, atunci este mai bine să alegeți un pirometru cu o rezoluție mică, de exemplu, 4:1. Daca temperatura trebuie masurata de la o distanta de cativa metri, se recomanda alegerea unui pirometru cu o rezolutie mai mare pentru ca obiectele straine sa nu intre in campul vizual. Multe pirometre au un indicator laser pentru o țintire precisă.

Emisivitate ε (emisivitate, emisivitate) - capacitatea unui material de a reflecta radiația incidentă. Acest indicator este important atunci când se măsoară temperatura suprafeței cu un termometru cu infraroșu (pirometru). Acest indicator este definit ca raportul dintre energia emisă de o suprafață dată la o anumită temperatură și energia de radiație a unui corp complet negru la aceeași temperatură. Poate lua valori de la 0 la 1 [2] . Utilizarea unui factor de emisie incorect este una dintre principalele surse de eroare de măsurare pentru toate metodele de măsurare a temperaturii pirometrice. Emisivitatea este puternic afectată de oxidarea suprafeței metalice. Deci, dacă pentru oțelul oxidat coeficientul este de aproximativ 0,85, atunci pentru oțelul lustruit scade la 0,75.

Aplicație

Inginerie termică  - pentru controlul rapid și precis al temperaturii în zone care nu sunt accesibile sau puțin accesibile pentru un alt tip de măsurare.

Industria energetică  - control și securitate la incendiu, exploatarea instalațiilor (transport feroviar - controlul temperaturii cutiilor de osii și unităților critice ale vagoanelor de marfă și pasageri).

Studii de laborator - atunci când se efectuează studii de substanțe active în medii active, precum și în acele cazuri în care metoda de contact încalcă puritatea experimentului (de exemplu, corpul este atât de mic încât atunci când este măsurat prin metoda de contact, pierde o valoare semnificativă). parte a căldurii sau pur și simplu este prea fragil pentru acest tip de măsurare). Este folosit în astronautică (control, experimente)

Construcții  - pirometrele sunt folosite pentru a determina pierderile de căldură în clădiri rezidențiale și industriale, pe rețeaua de încălzire , pentru a găsi în mod eficient rupturi în carcasa termoizolantă .

Aplicații casnice - măsurarea temperaturii corpului, a alimentelor în timpul gătitului și multe altele.

O zonă mare separată de aplicare a pirosenzorilor este senzorii de mișcare în sistemele de securitate a clădirilor. Senzorii răspund la modificările radiației infraroșii din cameră.

Vezi și

• Bolometru
• Termometru
• Termocuplu
• Detector de incendiu cu flacără
• Cameră termică

Note

1. ↑ Alegerea pirometrului. Rezoluție optică
2. ↑ Factori de emisie materiale (valori tipice). . Consultat la 16 aprilie 2015. Arhivat din original pe 19 aprilie 2015. (nedefinit)

Literatură

Cărți

• Lineweg F. Măsurarea temperaturilor în tehnologie. Director. - Moscova „Metalurgie”, 1980
• Kriksunov L. Z.  Manual privind elementele de bază ale tehnologiei infraroșu. - M .: Radio sovietică, 1978. - 400 p.
• Kremenchugsky L. S., Roitsina O. V. Detectoare de radiații piroelectrice. - Kiev: Nauk. Dumka, 1979. - 381 p.
• Măsurători de temperatură. Director. - Kiev: Naukova Dumka, 1989, 703 p.
• Ribot G. Pirometrie optică, trad. din franceză, M. - L., 1934
• Gordov A. N. Fundamentele pirometriei, ed. a II-a, M., 1971.
• Sosnovsky A. G., Stolyarova N. I. Măsurarea temperaturilor. - M .: Comitetul de standarde, masuri si instrumente de masura, 1970. - S. 257.
• Rantsevich VB Pirometrie cu surse străine de radiații. - Minsk: Știință și tehnologie.:, 1989, -104p..

Reviste

• Belozerov A. F., Omelaev A. I., Filippov V. L. Direcții moderne de aplicare a radiometrelor IR și a imaginilor termice în cercetarea științifică și tehnologie. // Revista optică, 1998, nr. 6, p.16.
• Skoblo V.S. Despre estimarea intervalului de acțiune al sistemelor de termoviziune. // Știri ale instituțiilor de învățământ superior. Instrumentaţie. 2001. V.44, nr. 1, p. 47.
• Zakharchenko V. A., Shmoylov A. V. Receptor de radiații infraroșii // Instrumente și tehnică experimentală, 1979, nr. 3, p.220.
• Ismailov M. M., Petrenko A. A., Astafiev A. A., Petrenko A. G. Radiometru cu infraroșu pentru determinarea profilurilor termice și indicarea diferenței de temperatură. // Dispozitive și tehnică experimentală, 1994, nr.4, p.196.
• Mukhin Yu. D., Podyachev S. P., Tsukerman V. G., Chubakov P. A. Pirometre cu radiații pentru măsurarea și controlul de la distanță al temperaturii RAPAN-1 și RAPAN-2 // Instrumente și tehnică experimentală, 1997, nr. 5, p.161.
• Afanasiev A. V., Lebedev V. S., Orlov I. Ya., Khrulev A. E. Pirometru cu infraroșu pentru monitorizarea temperaturii materialelor în instalațiile de vid // Instrumente și tehnică experimentală, 2001, nr. 2, pp. 155-158.
• Avdoshin E. S. Radiometre cu infraroșu cu ghid de lumină (recenzie) // Instrumente și tehnică experimentală, 1988, nr. 2, p.5.
• Radiometru cu infraroșu cu fibră Avdoshin E.S. // Dispozitive și tehnică experimentală, 1989, nr.4, p.189.
• Sidoryuk OE Pirometrie în condiții de radiație de fond intensă. // Dispozitive și tehnică experimentală, 1995, nr.4, p.201.
• Porev V. A. Pirometru de televiziune // Instrumente și tehnică experimentală, 2002, Nr. 1, p.150.
• Shirobokov A. M., Shchupak Yu. A., Chuikin V. M. Procesarea imaginilor termice obținute de termovizierul multispectral Terma-2. // Știri ale instituțiilor de învățământ superior. Instrumentaţie. 2002. V.45, nr 2, p.17.
• Bukaty V. I., Perfilyev V. O. Pirometru automat de culoare pentru măsurarea temperaturilor ridicate în timpul încălzirii cu laser. // Dispozitive și tehnică experimentală, 2001, Nr. 1, p.160.
• Chrzanowski K., Bielecki Z., Szulim M. Comparația rezoluției temperaturii sistemelor infraroșu cu o singură bandă, dublă și multibandă // Optica aplicată. 1999 Vol. 38 Nr. 13. str. 2820.
• Chrzanowski K., Szulim M. Eroare de măsurare a temperaturii cu sisteme cu infraroșu multibandă // Optica aplicată. 1999 Vol. 38 Nr. 10. str. 1998.

Link -uri

• GOST 28243-96 Pirometre. Specificații generale Arhivat pe 4 martie 2016 la Wayback Machine .