Способи вимірювання температури
Вимірювання температури можна здійснити двома способами: контактним і безконтактним.
Контактні способи базуються на безпосередньому контакті вимірювального перетворювача температури з досліджуваним об'єктом, внаслідок чого добиваються стану теплової рівноваги перетворювача і об'єкту.
Недоліки:
Температурне поле об'єкту спотворюється при введенні в нього термоприймача.
Температура перетворювача завжди відрізняється від істинної температури об'єкту.
Верхня межа вимірювання температури обмежена властивостями матеріалів, з яких виготовлені температурні давачі.
Ряд задач вимірювання температури в неприступних об'єктах, що обертаються з великою швидкістю, не може бути вирішений контактним способом.
Безконтактний спосіб базується на сприйнятті теплової енергії, що передається через випромінювання і сприймається на деякій відстані від досліджуваного об'єкту. Цей спосіб є менш чутливим, ніж контактний.
Пристрій, що служить для вимірювання температури шляхом перетворення її значень в сигнал або покази, називається термометром.
Термометри поділяють на:
Термометри розширення від -260 до +700 °С , що базуються на зміні об'ємів рідин або твердих тіл при зміні температури.
Манометричні термометри від -200 до +600°С , що вимірюють температуру за залежністю тиску рідини, пару або газу, в замкнутому об'ємі від зміни температури.
Термометри електричного опору стандартні від -270 до +750°С , що перетворюють зміну температури в зміну електричного опору провідників або напівпровідників.
Термоелектричні термометри (або пірометри), стандартні від - 50 до +1800°С , в основі перетворення яких лежить залежність значення електрорушійної сили від температури спаю різнорідних провідників.
Пірометри випромінювання від 500 до 100000 °С , базуються на вимірюванні температури за значенням інтенсивності променистої енергії, що випускається нагрітим тілом
Термометри, які базуються на електрофізичних явищах від - 272 до +1000 °С (термошумові термоелектричні перетворювачі, об'ємні резонансні термоперетворювачі, ядерні резонансні термоперетворювачі).
Тепловізор
Тепловізор - прилад для безконтактного контролю температури поверхонь за їхнім власним тепловим випромінюванням. Інфрачервоне випромінювання реєструється і виводиться на екран у вигляді зображення розподілу радіаційної температури.
Тепловізійна діагностика – метод дистанційної візуалізації інфрачервоного випромінювання тканин, яке реєструється за допомогою спеціальних оптико-електронних приладів – тепловізорів.
Термографія, в перекладі із старогрецької мови, означає "записувати тепло". Перевагою цього методу є те, що термографічна апаратура не чинить ніякої дії на організм, вона лише сприймає інфрачервоне випромінювання з поверхні тіла людини і перетворює його у відеозображення (термографічне зображення).
Тепловізор реєструє теплове поле пацієнта, яке організм постійно продукує в процесі життєдіяльності. Лікар отримує “тепловий” портрет людини, бачить ділянки з аномально підвищеною або зниженою температурою, на основі цього проводиться висновок (запалення, порушення функції у відповідних органах і тканинах). За допомогою тепловізора реєструються симптоми 150 захворювань.
Тепловізор - вимірювальний прилад, тому його інколи називають вимірювальим тепловізором. Миттєво вимірюється температура десятків тисяч точок об’єкта. Відображаються не тільки холодні, гарячі точки, а й вимірюється їх температура.
Мал.
2. Будова тепловізора
Інфрачервоне випромінювання концентрується системою спеціальних лінз та потрапляє на фотоприймач, який є вибірково чутливим до певної довжини хвилі інфрачервоного спектру. Випромінювання, що попало на фотоприймач приводить до зміни електричних властивостей фотоприймача, які реєструються і посилюються електронною схемою. Отриманий сигнал піддається цифровій обробці. Отримане значення передається на блок відображення інформації. Блок відображення інформації має колірну палітру, в якій кожному значенню сигналу привласнюється певний колір. Після цього на екрані монітора з'являється точка, колір якої відповідає чисельному значенню інфрачервоного випромінювання, яке потрапило на фотоприймач. Скануюча система (дзеркала або напівпровідникова матриця) проводить послідовний обхід всіх точок в межах поля видимості приладу і в результаті, одержуємо видиму картину інфрачервоного випромінювання об'єкту.
М
ал.
3. Структурна схема тепловізора
Чутливість детектора до теплового випромінювання є тим вищою, ніж нижча його власна температура, тому його поміщають в спеціальний пристрій - «холодильник». Найбільш примітивний, незручний і самий поширений вид охолоджування за допомогою рідкого азоту. Це звичайно, дозволяє охолодити детектор до низьких температур, але носити з собою посудини Дюара дуже незручно. Інший вид охоолоджування - за допомогою елементів Пельтьє (напівпровідники, що дають перепад температур (тепловий насос) при пропусканні через них струму). Отже, фотоприймач вимагає охолоджування, яке забезпечує його високу чутливість.
Існує два класи тепловізійних приладів: на охолоджуваних детекторах і на неохолоджуваних - мікроболометрах.