3_Методы измерения температуры
.pdfЛабораторная работа №3
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Цель работы: изучение современных методов измерения температуры.
Оборудование: инфракрасный пирометр, цифровой термометр, термодатчик (до 400°С), термодатчик (до 750°С), печь электрическая (с двумя режимами работы), гигрометр психрометрический.
Описание приборов и порядок работы
1. ИНФРАКРАСНЫЙ ПИРОМЕТР
Назначение
Инфракрасный измеритель температуры (пирометр) предназначен для измерения температуры поверхности различных тел путем определения интенсивности инфракрасного излучения.
Прибор определяет температуру поверхности различных веществ бесконтактным способом, что делает его применение особенно удобным в тех случаях, когда традиционные методы измерения температуры непригодны. Например, если нужно измерить температуру движущегося предмета, поверхности под напряжением, загрязненной или труднодоступной поверхности.
Основные характеристики
Диапазон измерений |
|
-35...+500°С |
|
|
|
||
Разрешение |
|
|
0,1°С |
|
|
|
|
Погрешность |
|
|
+2 % от измеренного значения или ±2°С |
|
|||
Температурный |
|
10 % существующей погрешности в диапазоне температур |
|||||
коэффициент |
|
|
0...18°С и 28...50°С |
|
|
|
|
Скорость измерений |
|
2 отсчета в секунду |
|
||||
Спектр |
|
|
6...14 мкм |
|
|
|
|
Поле зрения |
|
|
10:1 |
|
|
|
|
Интенсивность излучения |
0,17...1,0 |
|
|
|
|
||
Наведение на объект |
|
Лазерный прицел 1 мВт (класс 2) |
|
||||
Характеристики прибора |
|
|
|
||||
Единицы |
Разрешающая |
|
Диапазон |
|
Погрешность |
||
измерения |
|
способность |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
°С |
0,1°С |
|
|
|
-150~0°С |
|
± (0,2%+0,5°С) |
|
1°С |
|
|
|
0~200°С |
|
± (0,1%+1°С) |
|
|
|
|
200~1350°С |
|
± (0,2%+2°С) |
|
°F |
0,1°F |
|
|
|
-238~32°F |
|
± (0,2%+1°F) |
|
1°F |
|
|
|
32~200°F |
|
± (0,l%+2°F) |
|
|
|
|
200~1999°F |
|
± (0,2%+4°F) |
|
Примечания:
Таблица погрешностей указана только для самого прибора, без учета погрешности термопары. Погрешность термопары уточняется дополнительно. Погрешность измеряется при температуре окружающей среды 23 ± 5°С
1
Рис. 1. Описание органов управления пирометра АТТ-2527.
1. – Дисплей.
2-4 – Многофункциональные кнопки (описание дано ниже).
5 – Курок. Включение питания (при нажатии и удержании — непрерывный процесс измерений). В режиме настройки (SET) — запоминание текущих настроек и выход из режима настройки параметров.
6.Крышка батарейного отсека (питание прибора от элемента 9 В).
7.Отверстие лазера.
8.Объектив.
Рис. 2. Индикация на экране пирометра АТТ-2527.
1.Индикатор режима удержания текущего показания
2.Индикатор режима определения максимального значения
3.Индикатор режима определения минимального значения
4.Индикатор разряда батареи
5.Индикатор значения коэффициента излучательной способности
6.Индикатор коэффициента излучательной способности
7.Цифровой индикатор измеренного значения
8.Индикатор измерений
9.Индикатор включения лазерного целеуказателя
10.Индикатор режима настройки параметров
11.Индикатор нижней границы измерений
12.Индикатор режима звукового оповещения
13.Индикатор верхней границы измерений
14.Индикатор номера занесенного в память значения
15.Индикатор режима чтения данных из памяти
16.Индикатор очистки памяти
2
17.Индикатор, сигнализирующий о том, что память прибора заполнена полностью
18.Индикатор режима занесения данных в память прибора
19.Индикатор единиц измерения °С, °F
Описание действия многофункциональных кнопок 2 – 4 (рис. 1).
Кнопка |
Кратковременное нажатие |
Нажать и удерживать 3 секунды |
||||
|
|
|
||||
2. MODE |
Включение режима MAX/MIN. |
1. В режиме MAX/MIN — выход из |
||||
Кнопка настройки |
Установка режима динамической |
режима. |
|
|
||
прибора и выбора |
записи |
максимального |
(МАХ), |
2. В обычном режиме — включение |
||
режима |
минимального (MIN), |
текущего |
режима |
настройки |
параметров |
|
измерений |
значения (MAX MIN). |
|
(SET) |
|
|
|
|
MAX → MIN → Текущее |
|
|
|
||
|
значение |
|
|
|
|
|
|
(MAX MIN) → МАХ |
|
|
|
|
|
3. ☼ |
1. В обычном режиме — вкл/выкл |
Занесение |
в память |
прибора |
||
М |
подсветки. |
|
текущего значения (М) |
|
||
▼ |
2. В режиме чтения данных — |
|
|
|
||
|
вызов предыдущего, занесенного в |
|
|
|
||
|
память прибора, значения. |
|
|
|
||
|
3. В режиме настройки (SET) — |
|
|
|
||
|
выбор |
предыдущего |
значения |
|
|
|
|
настраиваемого параметра. |
|
|
|
||
4. /*\ |
1. В обычном режиме — вкл/выкл |
Включение режима чтения данных |
||||
R |
лазерного целеуказателя. |
|
из памяти прибора (R) |
|
||
▲ |
2. В режиме чтения данных — |
|
|
|
||
|
вызов следующего, занесенного в |
|
|
|
||
|
память |
|
|
|
|
|
|
прибора, значения. |
|
|
|
|
|
|
3. В режиме настройки (SET) — |
|
|
|
||
|
выбор |
следующего |
значения |
|
|
|
|
настраиваемого параметра. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Порядок работы |
|
|
|
|
1. Установка коэффициента излучательной способности.
Различные тела обладают различной излучательной способностью, в результате чего при измерениях температуры разнородных тел, обладающих одинаковой температурой, прибор может выдавать разные результаты. Большинство веществ обладают излучательной способностью близкой к 0,95 (этот коэффициент установлен в приборе по умолчанию). Для снижения погрешности измерений рекомендуется предварительно установить коэффициент излучения, соответствующий указанным веществам. Коэффициенты для наиболее часто встречающихся веществ приведены в таблице ниже.
Порядок действий при установке коэффициента излучения ε
1.Окрасьте черной матовой краской или маркером часть поверхности исследуемого объекта (если это безопасно), прицельтесь лазером на окрашенную часть поверхности и нажмите курок (5). Зафиксируйте показание прибора как Т1.
2.Прицельтесь лазером на неокрашенную часть поверхности исследуемого объекта и нажмите курок (5). Зафиксируйте показание прибора как Т2.
3.Измените установленное значение коэффициента излучательной способности ε так, чтобы Т1 и Т2 совпадали (см. пункт «Настройка параметров измерений»).
3
Таблица значений коэффициентов излучательной способности «ε»некоторых веществ
Вещество |
«ε» |
Цинк (окисленный) |
0,1 |
Гальванизированное железо |
0,3 |
Луженая сталь |
0,1 |
Золото (полированное) |
0,1 |
Серебро (полированное) |
0,1 |
Красный кирпич (не шлифованный) |
от 0,75 до 0,9 |
Обожженная глина |
0,75 |
Асбест |
0,95 |
Бетон |
0,7 |
Мрамор |
0,9 |
Карбид кремния |
0,85 |
Штукатурка |
0,9 |
Окись алюминия (мелкозернистая) |
0,25 |
Окись алюминия (крупнозернистая) |
0,45 |
Двуокись кремния (мелкозернистая) |
0,4 |
Двуокись кремния (крупнозернистая) |
0,55 |
Силикат циркония до 500°С |
0,85 |
Силикат циркония при 850°С |
0,6 |
Кварц (необработанный) |
0,9 |
Уголь (графит) |
0,75 |
Уголь (сажа) |
0,95 |
Лесоматериалы (различные) |
от 0,8 до 0,9 |
Эмаль (любого цвета) |
0,9 |
Масляная краска (любого цвета), |
0,95 |
Лакированные изделия |
0,9 |
Матовая черная краска |
от 0,95 до 0,98 |
Лакированный алюминий |
0,5 |
Вода |
0,98 |
Резина (гладкая) |
0,9 |
Резина (негладкая) |
0,98 |
Пластмассы (различные, твердые) |
от 0,8 до 0,95 |
Пластмассовая пленка |
от 0,5 до 0,95 |
Полиэтиленовая пленка |
от 0,2 до 0,3 |
Бумага и картон |
0,9 |
Полированный силикон |
0,7 |
Чугун (полированный) |
0,2 |
Чугун (обработанный при 100 °С) |
0,45 |
Чугун (обработанный при 1000 °С) |
от 0,6 до 0,7 |
Сталь (ground sheet) |
0,6 |
Мягкая сталь |
от 0,3 до 0,5 |
Листовая сталь (оксидированная) |
0,9 |
Чугунные листы (ржавые) |
от 0,7 до 0,85 |
Чугун (необработанный) ржавый |
0,95 |
Расплавленный чугун |
0,3 |
Расплавленная мягкая сталь |
от 0,3 до 0,4 |
Нержавеющая сталь (полированная) |
0,1 |
4
Нержавеющая сталь (разная) |
от 0,2 до 0,6 |
Алюминий (полированный) |
0,1 |
Алюминий (высоко оксидированный) |
0,25 |
Оксид алюминия при 260 °С |
0,6 |
Оксид алюминия при 800 °С |
0,3 |
Алюминиевые сплавы |
от 0,1 до 0,25 |
Латунь (полированная) |
0,1 |
Латунь (неполированная) |
0,2 |
Оксид латуни |
0,6 |
Медь (полированная) |
0,05 |
Медь листовая |
0,8 |
Расплавленная медь |
0,15 |
Свинец (чистый) |
0,1 |
Свинец (оксидированный при 25 °С) |
0,3 |
Свинец (оксидированный, reated 200 °С) |
0,6 |
Никель (чистый) |
0,1 |
Никель листовой (оксидированный) |
от 0,4 до 0,5 |
Нихром |
0,7 |
Нихром (оксидированный) |
0,95 |
2. Измерение температуры.
Проведение измерений
1.Нажмите курок (5) для включения прибора и начала измерений.
2.Отпустите курок, прибор перейдет в режим удержания текущего показания. На дисплее загорится индикатор «HOLD».
3.Питание прибора автоматически будет отключено через 15 секунд с момента последнего измерения.
Определение максимального/минимального значений
1.Нажмите и удерживайте курок (5), затем кратковременно нажмите кнопку «MODE». На дисплее отобразится индикатор «МАХ» и максимальное измеренное значение.
2.Кратковременно нажимайте кнопку «MODE» для чередования МАХ → MTN → Текущее значение (MAX MIN) → МАХ.
3.Нажмите и удерживайте кнопку «MODE» в течение 3 секунд для выхода из режима.
Рис. 3.
Примечания: Луч лазера смещен от центра пятна на 18 мм. По этой причине, для измерения следует выбирать достаточно большой участок, чтобы луч лазера попадал в зону измерения.
Термометр измеряет температуру любого обнаруженного объекта: защитного стекла, пыли или тумана. Следите за тем, чтобы объект, температура которого измеряется, не был экранирован.
5
Выбор единиц измерений °C/°F
При включении прибора на дисплее будет отображен индикатор тех единиц измерения, в которых проводилось последнее измерение. Для выбора единиц измерения включите прибор, затем нажмите и удерживайте кнопку «MODE» в течение 3 секунд для входа в режим настройки параметров (SET). Затем, нажимая кнопки ▲ или ▼, выберите необходимую единицу измерения.
Нажмите курок (5) для сохранения настройки.
Запись и чтение данных
Удаление данных из памяти:
1.Дождитесь автоматического выключения прибора.
2.Нажмите и удерживайте кнопку «М».
3.Нажмите курок (5). На дисплее отобразится индикатор «CLr». Все данные будут удалены из памяти.
Запись данных:
1.При включенном приборе нажмите и удерживайте кнопку «М» в течение 3 секунд. На дисплее высветится индикатор «М» и номер, под которым текущее значение занесено в память прибора.
2.Для внесения в память следующего значения повторите шаг 1.
Чтение данных:
1.При включенном приборе нажмите и удерживайте кнопку «R» в течение 3 секунд для входа в режим чтения данных. На дисплее высветится индикатор «R».
2.Используйте кнопки ▲▼ для выбора номера значения.
3.Для выхода из режима нажмите кнопку «MODE».
Настройка параметров измерений
Нажмите курок (5), чтобы включить прибор, затем нажмите и удерживайте кнопку «MODE» в течение 3 с, чтобы включился режим изменения настроек. На дисплее появится символ «SET».
Нажимайте кнопку MODE для последовательного выбора следующих параметров:
1.°C/°F — выбор единицы измерения температуры (по шкале Цельсия, °C или по шкале Фаренгейта, °F) осуществляется при помощи кнопок ▲▼.
2.ALARM — режим звукового оповещения о выходе за установленные границы измерений — включение и выключение режима осуществляется кнопками ▲▼. Горит индикатор «on» — режим включен, горит индикатор «off» — режим выключен.
3.↓ALARM — нижний предел оповещения. При помощи клавиш ▲▼ установите нижний предел оповещения. Когда значение измеряемой температуры становится ниже установленного уровня, прибор издает звуковой сигнал и символ ↓ALARM появляется на дисплее.
4.ALARM↑ — верхний предел оповещения. При помощи кнопок ▲▼ установите верхний предел оповещения. Когда значение измеряемой температуры становится выше установленного уровня, прибор издает звуковой сигнал и символ ALARM↑ появляется на дисплее.
Пример:
Установка нижней и верхней границ звукового оповещения. (Верхняя граница — 100°С, Нижняя граница — 0°С)
Нажмите курок (5), чтобы включить прибор, затем нажмите и удерживайте
6
кнопку «MODE» в течение 3 с, чтобы включился режим изменения настроек. На дисплее появится символ «SET».
Нажмите кнопку ▲ или ▼ для выбора единиц измерений °С.
Кратковременно нажмите кнопку «MODE» для перехода к параметрам звукового оповещения. Пользуясь кнопками ▲ и ▼, выберите «on» — режим включен.
Кратковременно нажмите кнопку «MODE» для перехода к установке нижней границы звукового оповещения. На дисплее отобразится индикатор ↓ALARM. Пользуясь кнопками АиТ, установите значение 0°С.
Кратковременно нажмите кнопку «MODE» для перехода к установке верхней границы звукового оповещения. На дисплее отобразится индикатор ALARM↑. Пользуясь кнопками ▲ и ▼, установите значение 100°С.
Нажмите курок (5) для сохранения заданных параметров и выхода из режима настройки.
5.ε — коэффициент излучательной способности. ε может быть скорректирован в зависимости от излучательной способности вещества, температуру которого необходимо измерить. Для изменения значения Е используйте кнопки ▲▼.
Примечания:
После окончания процедуры настройки, для выхода из режима с сохранением настроек нажмите курок (5).
Установленные параметры сохраняются в памяти прибора до следующей настройки.
В режиме настроек лазер и подсветка дисплея не работают.
МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ
1.Перед началом использования прибора внимательно ознакомьтесь с инструкцией.
2.Не используйте прибор при наличии видимых повреждений.
3.Ремонт и обслуживание прибора может производиться только квалифицированным специалистом сервисного центра.
4.Когда на дисплее отображен индикатор /*\ это означает, что включен
режим лазерного целеуказателя.
Внимание! Во избежание травм следите за тем, чтобы излучение не попало в глаза.
5.Возможно отражение излучения лазерного целеуказателя от гладкой поверхности объекта измерений. Следите за тем, чтобы отраженное излучение не повредило Вам глаза.
6.Следите за тем, чтобы луч лазера не попадал на легковоспламеняющиеся предметы или газ!
7.Не работайте с прибором вблизи сильных электрических и магнитных полей.
8.При использовании и хранении прибора избегайте попадания на прибор прямых солнечных лучей, воздействия влаги, пыли, интенсивного светового излучения и влияния горячих сред.
9.Если температура объекта измерений резко изменяется, не рекомендуется начинать измерения пока температура не стабилизируется.
10.При перемене условий окружающей среды (например, при транспортировке прибора), на линзе термометра может образоваться конденсат. Не начинайте измерения, пока пленка не исчезнет.
11.Не касайтесь линзы руками.
7
2. ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР
Описание прибора
Назначение прибора
Измеритель температуры цифровой АТТ-2001 (далее — прибор) предназначен для измерения температуры совместно с термопарой типа К.
Прибор предназначен для проведения работ в процессах наладки, ремонта и лабораторных исследований.
Основные характеристики
Диапазон температур, °С |
Разрешающая способность, °С |
Пределы основной абсолютной |
|
погрешности |
|||
|
|
||
|
|
|
|
-50...1230 |
0,1 |
±(0,01Тизм+1 °С) |
|
-50...1230 |
1 |
±(0,01Т„зи+1 °с) |
|
Т1-Т2 |
|
±(0,01Т,пм+2°С) |
Примечание:
1.Тизм — измеренное значение температуры;
2.Указанные значения погрешности соответствуют только самому прибору, без учета
погрешности термопары.
Дополнительная погрешность, вызванная отклонением температуры окружающей среды от нормальной (20±2) °С до любой температуры в пределах рабочих температур, не более предела допускаемой основной абсолютной погрешности (на каждые 10°С изменения температуры).
Описание органов управления
Рис. 4. Цифровой термометр АТТ-2001.
1.Дисплей
2.Кнопка включения прибора
8
3.Кнопка удержания показаний
4.Кнопка переключения единиц измерения в °C/°F
5.Кнопка выключения прибора
6.Кнопка записи показания прибора в память
7.Кнопка вызова из памяти
8.Кнопка выбора функции (Т1, Т2, Т1-Т2)
9.Кнопка переключения цены деления (1°/0,1°)
10.Отсек батареи
11.Разъем датчика Т1
12.Разъем датчика Т2
Порядок работы
Измерение температуры
1)Включите прибор нажатием кнопки «ON» (2).
2)Выберите желаемую единицу измерения нажатием кнопки «°C/°F» (4), на дисплее отобразится символ «°С» или «°F».
3)Выберите желаемую цену деления нажатием кнопки «1°/0,1°» (9).
4)Измерение одним датчиком: вставьте температурный датчик в разъем Т1 (11), нажимайте кнопку «FUNCTION» (8) до появления на дисплее символа «Т1», при этом на дисплее будет отображено значение температуры, измеренное этим датчиком.
5)Измерение двумя датчиками: вставьте один температурный датчик в разъем Т1 (11), а второй температурный датчик — в разъем Т2 (12). Нажимайте кнопку «FUNCTION» (8) до появления на дисплее символа «Т1», при этом в верхней части дисплея будет отображено значение температуры, измеренное первым датчиком (Т1), в нижней части — вторым датчиком (Т2). Если нажимать кнопку «FUNCTION» (8) до появления на дисплее символа «Т2», то в верхней части дисплея будет показано значение температуры, измеренное вторым датчиком (Т2), в нижней части — первым датчиком (Т1). Если нажать кнопку «FUNCTION» (8) до появления на дисплее символа «Т1-Т2», то в верхней части дисплея будет показана разность температур Т1-Т2, в нижней части — температура Т2.
Удержание показаний
1)Для удержания на дисплее измеренного значения во время измерения нажмите кнопку «HOLD» (3), при этом на дисплее отобразится символ «D.H».
2)Повторное нажатие кнопки (3) отключает эту функцию.
Запоминание максимальных и минимальных значений
1)Режим запоминания показаний включается однократным нажатием кнопки
«RECORD» (6), дисплей покажет «PJSC».
2)После однократного нажатия кнопки «CALL» (7) на дисплее отобразится символ «МАХ» и максимальное измеренное значение температуры.
3)Нажмите кнопку «( ALL» еще раз, при этом на дисплее отобразится символ «MIN» и минимальное измеренное значение температуры.
4)Повторное нажатие кнопки «RECORD» отключает режим запоминания показаний.
9
МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ
/!\ Соблюдайте меры предосторожности!
1.Перед началом использования прибора внимательно ознакомьтесь с инструкцией.
2.Не используйте прибор при наличии видимых повреждений.
3.Ремонт и обслуживание прибора может производиться только квалифицированным специалистом сервисного центра.
4.Используйте только те принадлежности, которые предназначены для применения с данным прибором.
5.При подключении датчиков соблюдайте полярность.
6.При первом подключении датчика к прибору или смене датчика необходимо дать прибору стабилизировать температуру разъема. Это занимает около двух минут.
7.Не допускается подключение к входным разъемам Т1 и Т2 никаких устройств, датчиков и т. п., кроме термопар К-типа (NiCr-NiAl), т. к. это может привести к неисправности прибора.
10