Основные методы пирометрии

Оптическая пирометрия основывается на зависимости спектральной характеристики излучения от температуры в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света, другими словами, на зависимости цвета излучения от температуры. Так, тела, нагретые до 700-800° С, испускают темно-оранжевое свечение, при температуре около 1000° С цвет становится ярко-оранжевым, при 2000° — ярко- желтым, а при 2500° С — практически белым.

Известно три основных типа оптических пирометров:

•Яркостный пирометр определяет температуру тела путем визуального сравнения излучения объекта в видимом спектре с излучением эталонной нити. Оператор смотрит в окуляр на измеряемый объект и регулирует величину пропускаемого через нить электрического тока, при этом нить в окуляре совмещается с изображением объекта.

31

Основные методы пирометрии

•Пирометр спектрального отношения сравнивает энергетические яркости объекта в разных областях спектра. Такой пирометр использует несколько датчиков (на практике чаще всего пару) и измеряет энергетические яркости в разных частях спектра, а затем оценивает их отношение (отсюда другое название — пирометр спектрального отношения). Мультиспектральные пирометры обладают большей точностью в сравнении с яркостными, поэтому в настоящее время используются преимущественно оптические пирометры данного типа.

33

Основные методы пирометрии

34

пирометров

Сфера применения пирометров необычайно широка:

•Измерение температуры труднодоступных и недоступных объектов.

•Измерение температур горячих и опасных для здоровья человека сред и поверхностей.

•Объектов, прямой контакт с которыми может повредить форму объекта, либо измеряемую поверхность.

•Температурное сканирование для поиска горячих либо холодных точек.

•Мгновенное определение температуры движущихся объектов.

•Диагностика и профилактика авто- и ж/д транспорта.

•Диагностика тепло- и электрооборудования, облегчение поиска мест утечек теплоносителей.

•Электродиагностика и электроаудит.

•Противопожарная безопасность.

•Для проверки и контроля систем отопления, вентиляции и кондиционирования.

•Профилактика и диагностика оборудования в любой промышленности.

•Контроль за состоянием подшипников вращающихся и трущихся частей.

35

Применение пирометров

При работе с пирометром следует учитывать, что измерения нельзя проводить под прямым углом, а также при углах, превышающих 60°. Нежелательно, чтобы вблизи измеряемой поверхности находился мощный источник теплового излучения, поскольку прибор будет воспринимать переотраженное от измеряемой поверхности излучение этого источника. И последнее пирометры не измеряют температуру объекта, находящегося за стеклом, поскольку измерения проводятся не в оптическом, а в инфракрасном диапазоне, и стекло для оптики прибора будет не прозрачным, а объектом, выделяющим излучение.

36

Достоинства и недостатки

Преимущества измерения температуры портативными пирометрами очевидны:

•Измерения проводятся без прерывания технологического процесса.

•Увеличение производительности труда благодаря значительному увеличению скорости измерений.

•Измерения проводятся с безопасного расстояния, что значительно снижает травмоопасность.

•Простота контроля и регистрации состояния уже выявленных нарушений при невозможности их быстрого устранения.

37

Достоинства и недостатки

Первым и самым существенным недостатком радиационного пирометра является зависимость результатов измерения от излучательной способности объекта. Что это значит? Допустим, имеется две металлические емкости — одна новая (светлая и блестящая), а другая сильно окисленная (темная и матовая). Если залить обе емкости водой, довести до кипения (100° С) и измерить температуру радиационным пирометром, то для окисленной емкости значение будет соответствовать реальному (около 95° С), а для новой — не достигнет и 50° С. Объясняется это тем, что при прочих равных условиях и одинаковой температуре разные объекты излучают разное количество энергии из-за различной излучательной способности.

38

Достоинства и недостатки

На величину излучательной способности оказывает влияние состояние объекта (твердое тело, жидкость или газ), фактура поверхности (гладкая, шероховатая), наличие защитных покрытий, пленок, естественных образований вроде ржавчины, накипи и другие факторы.

Ну, а второй недостаток состоит в том, что точность радиационных пирометров напрямую зависит от расстояния до объекта измерения. Поэтому для измерения температуры труднодоступных или очень горячих предметов предпочтительно выбирать специальные пирометры с высоким оптическим разрешением (именно этот параметр характеризует, насколько далеко может находиться оператор от объекта без ущерба для точности измерений).

39

Достоинства и недостатки

Спектральные пирометры измеряют температуру, вычисляя отношение сигналов от двух приемников, которые работают на разных длинах волн. Такой метод, должен избавлять от основных проблем, присущих радиационным пирометрам: поскольку зависимость сигнала от расстояния для обоих датчиков одинакова и не сказывается на отношении сигналов, точность не зависит ни от расстояния, ни от излучательной способности объекта. Но многочисленные исследования, показали, что при использовании оптического метода излучательная способность, хоть и косвенно, но все же влияет на результат измерения и приводит к значительным погрешностям (более 10%) при измерении температур многих материалов (в частности, металлов). Так же к недостаткам оптических пирометров относится высокая стоимость, меньшая надежность.

В ряде случаев предпочтительно применять оптические пирометры, в частности, при работе в сложных условиях, при изменяющейся излучательной способности объекта измерения и пр.

40