Cum sunt aranjate și funcționate termometrele fără contact?

Termometrele sau pirometrele fără contact sunt astăzi dispozitive convenabile pentru măsurarea la distanță a temperaturii a diferitelor obiecte, lichide sau solide. Sunt utilizate pe scară largă în industria energetică pentru controlul operațional al temperaturii zonelor importante, în industria energiei electrice pentru a asigura siguranța la incendiu, în condiții de laborator, în întreprinderi, în construcții pentru calcularea pierderilor de căldură, în viața de zi cu zi, în sisteme de securitate și multe altele.

Primul astfel de dispozitiv a fost inventat în 1731 de către fizicianul olandez Peter van Mushenbrook, iar măsurătorile au fost făcute vizual, a fost posibil să se judece temperatura unui corp roșu-fierbinte. Dar tipurile moderne de pirometre și-au extins foarte mult câmpul de aplicare, putând fi măsurate chiar și temperatura aproape de zero grade centigrade iar mai jos. Cu toate acestea, principiul a rămas, în general, același - puterea radiației termice emanată de obiect este măsurată și o concluzie despre temperatura lui este extrasă din aceasta. Măsurătorile sunt efectuate în spectrul infraroșu și spectral vizibil.

În 1967, compania americană Wahl a introdus primul pirometru portabil, deoarece în anii 60 au fost făcute cele mai importante descoperiri științifice, care au pus bazele dezvoltării dezvoltării pirometrelor industriale cu caracteristici suficient de ridicate, cu dimensiuni mici. Principiul bazat pe construcția de paralele comparative, folosind un receptor infraroșu capabil să determine cantitatea de energie termică emisă de obiect, a extins semnificativ gama de măsurări de temperatură atât pentru corpurile lichide, cât și pentru cele solide.

În prezent, pirometrele sunt foarte populare și sunt utilizate pe scară largă pentru măsurarea fără contact la distanța temperaturii obiectelor din viața de zi cu zi, în sectorul locuințelor și al utilităților, în întreprinderi, oriunde este necesar controlul temperaturii pentru diverse procese la etapele de producție și în timpul funcționării multor dispozitive. Pirometrele permit măsurarea în condiții de siguranță a temperaturii chiar și a unui corp fierbinte, fără a fi necesară contactarea fizică cu acesta.

Pirometrele sunt optice, radiații și culoare. Primele permit o comparație vizuală a culorii corpului încălzit cu culoarea firului de referință, determinând astfel temperatura acestuia. Radiația recalculează puterea radiațiilor termice și poate măsura o gamă destul de largă de temperaturi. Culoarea compară radiația termică a obiectului în diferite spectre, apoi calculează temperatura acestuia, astfel de pirometri au, de asemenea, o gamă largă de măsurători.

Toate pirometrele pot fi, de asemenea, împărțite în temperaturi scăzute și temperaturi ridicate. Temperatura scăzută vă permite chiar să măsurați temperaturi sub zero, iar temperaturile ridicate au o limită superioară de măsurare.

În funcție de tipul de execuție, pirometrele diferă în funcție de portabil și staționar. Acestea din urmă sunt utilizate în întreprinderile mari industriale pentru un control foarte precis și continuu al procesului tehnologic, de exemplu, în producerea de materiale plastice și metale topite. Pirometrele portabile sunt populare în viața de zi cu zi și ca termometre portabile în diverse industrii, ele prezintă în mod clar informații despre temperatura de pe afișaj sub formă de text sau grafic.

Dispozitivul și funcționarea unui pirometru infraroșu modern pot fi descrise după cum urmează. Raza de căldură primită de dispozitiv este focalizată de sistemul optic, apoi se aprinde senzor de temperatura (acesta este traductorul pirometric primar), la ieșirea traductorului pirometric este obținut un semnal electric, a cărui valoare este proporțională cu valoarea temperaturii obiectului studiat. Semnalul primit de la senzor trece apoi prin traductorul electronic (acesta este un traductor pirometric secundar) și intră în dispozitivul de măsurare și calcul și este prelucrat în el. Rezultatul calculului este afișat pe afișaj, în cele mai populare modele - sub formă de numere.

Așadar, pentru a obține valoarea exactă a temperaturii de suprafață a obiectului studiat, utilizatorul trebuie doar să pornească dispozitivul, să îl îndrepte spre obiectul studiat și să apese butonul de pornire. Rezultatul măsurării va fi afișat pe afișaj sub formă de numere sau grafic sub forma unei imagini multicolore, unde temperaturile scăzute, medii și ridicate vor fi evidențiate în culori diferite.

Principalele caracteristici tehnice ale pirometrelor:

• rezoluție optică (sunt disponibile modele cu o rezoluție de la 2: 1 la 600: 1);

• intervalul de temperatură măsurat (maxim - de la -50 ° C la + 4000 ° C);

• rezoluție de măsurare - valorile tipice sunt 0,1 ° C sau 1 ° C;

• precizia de măsurare (± 1,5% este considerată optimă);

• viteza (pirometrele moderne nu necesită mai mult de 1 secundă);

• emisivitate - poate fi personalizată sau fixată;

• metoda de direcționare - designator laser sau ghidare optică.

Cei mai importanți parametri ai pirometrelor sunt stabilirea gradului de neagră a obiectului și rezoluția optică (indicator de vedere) al dispozitivului. Rezoluția optică a pirometrului se caracterizează prin raportul dintre distanța de la pirometru la suprafața corpului și diametrul unui punct rotund de pe suprafața corpului (zona de măsurare precisă a temperaturii este limitată de acest loc), a cărei temperatură este măsurată.

Deci, dacă sunt necesare măsurători de temperatură de la distanță scurtă, se folosește un pirometru cu o rezoluție mică, de exemplu, 4: 1, iar dacă măsurările sunt planificate de la câțiva metri, rezoluția ar trebui să fie mai mare, astfel încât obiectele străine să nu cadă în câmpul vizual al dispozitivului. Adesea, pirometrele sunt echipate cu un designator țintă laser pentru a indica mai exact instrumentul la obiectul studiat.

Gradul de neagră sau emisivitate a materialului caracterizează reflectivitatea materialului în sine, a cărui temperatură este măsurată de la distanță printr-un pirometru. Pentru un termometru cu infraroșu, care sunt pirometrele populare astăzi, acest indicator este extrem de important. Determină raportul dintre energia emisă de suprafața investigată și energia emisă de un corp complet negru la aceeași temperatură, iar valoarea acestui parametru se situează în intervalul 0 până la 1. Astfel, oțelul oxidat are o negricitate de 0,85, și lustruit - 0,075.

Pe multe site-uri de tranzacționare online și în magazinele de electronice, pirometrele portabile cu laser sunt reprezentate astăzi pe scară largă, care sunt perfecte pentru nevoile casnice, precum și pirometre medicale speciale pentru înlocuirea termometrelor cu mercur. În scopuri industriale, se folosesc pirometre mai precise și mai scumpe, care au, printre altele, mijloace auxiliare de transmitere a informațiilor și capacitatea de conectare la un computer și dispozitive speciale.

Vezi și: Senzori de temperatură - termistori