2. Приборы и методы измерения температуры
При проведении лабораторных работ применяются:
цифровой термометр ТЦ3-МГ4 (термощуп) для измерения температуры воздуха (рис. 1);
пирометр оптический Raytek MiniTemp (рис. 2);
Тепловизор ThermoProTP-8 (рис. 3).
|
|
|
Рис. 1. Цифровой термометр ТЦ3-МГ4 |
Рис. 2. Пирометр оптический Raytek MiniTemp |
Рис. 3. Тепловизор ThermoProTP-8 |
Цифровой термометр ТЦ3-МГ4 (рис. 1) состоит из термопары (первичного преобразователя температуры) и вторичного электронного измерительного устройства (измерительный блок), в состав которого входит табло цифровой индикации измеряемой температуры и кнопки управления. Термощуп соединен с измерительный блоком компенсационным проводом. Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте (эффекте Зеебека): между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов (термо-ЭДС), зависящая от разности температур на концах термопары. Используется термопара хромель-копель. Два металла хромель-копель свариваются в электрической дуге. Концы термопары, присоединяемые к измерительному блоку, называются холодным спаем, а сваренные концы – горячим спаем. Для измерения температуры необходимо поместить горячий спай в рабочую зону.
Инструментальная погрешность измерения прибора 0,1%.
Оптический инфракрасный пирометр Raytek MiniTemp (рис. 2); – прибор для бесконтактного измерения температуры поверхностей. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения диапазонах инфракрасного излучения и видимого света. Пирометры применяются для измерения температуры поверхностей недоступных для измерения термопарой. Точность измерения температуры пирометром зависит от оптического разрешения и настройка степени черноты объекта.
Оптическое разрешение – рассчитывается как отношение диаметра пятна (круга) на поверхности, излучение с которого регистрируется пирометром к расстоянию до объекта. Пирометр измеряет среднюю температуру пятна. Оптическое разрешение показано на корпусе пирометра. Для точного наведения на объект у пирометра есть лазерный целеуказатель.
Степень черноты (или коэффициент излучения) характеризует свойства поверхности объекта, температуру которого измеряет пирометр. Этот показатель определяется как отношение энергии, излучаемой данной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Он может принимать значения от 0,11. Неправильный выбор коэффициента излучения – основной источник погрешности для всех пирометрических методов измерения температуры.
Степень черноты пирометра Raytek MiniTemp – 0,95. Большинство поверхностей помещения окрашены. Степень черноты краски приблизительно 0,92-0,96. Степень черноты оконного стекла 0,84-0,95, поэтому пирометры с достаточной точностью могут быть использованы для измерения температуры поверхностей ограждающих конструкций помещения.
Инструментальная погрешность измерения прибора 1,5%.
Тепловизор ThermoProTP-8 (рис. 3) – это оптико-электронная система, предназначенная для получения видимого изображения объектов, испускающих невидимое тепловое (инфракрасное) излучение. Действие всех тепловизионных систем основано на фиксировании температурной разницы объект/фон и на преобразовании полученной информации в изображение, видимое глазом.
Любая поверхность температурой выше нуля градусов передает электромагнитное излучение. Инфракрасный приемник излучения тепловизора переводит электромагнитное излучение в графическое изображение – спектрозональную картину, отражающую реальное распределение температур по различным частям строительной конструкции в виде цветовой картины. Это форма изложения называется тепловым изображением или термограммой. Цвета распределяют таким образом, что более светлые (красный, желтый) цвета показывают более высокую температуру, а более темные (синий, зеленый) – низкую. Пример тепловизионной картинки корпуса № 1 ИжГТУ приведен на рис. 4.
Рис. 4. Термограмма