Высокотемпературные пирометры частичного излучения для контроля температуры

Пирометры (инфракрасные термометры) серии “Кварц”, изготавливаются как в переносном, так и в стационарном исполнении.

В основе работы пирометра лежит принцип преобразования инфракрасного излучения, принимаемого чувствительным элементом в электрический сигнал, пропорциональный спектральной мощности потока излучения. Первичный пирометрический преобразователь состоит из объектива, аппертурной диафрагмы, полевой диафрагмы, конденсора, модулятора излучения, фотоприёмного устройства, устройств термокомпенсации приёмника излучения, блоков предварительного усиления сигналов фотоприёмника.

Высокая точность результатов достигается:

- подбором индивидуальных светофильтров в зависимости от физических свойств измеряемой среды;

- узким спектральным диапазоном, в котором производятся измерения и усреднение нескольких мгновенных значений температуры. Приборы отличаются точностью, просты и удобны в работе. Для определения температуры достаточно навести прибор на измеряемую точку и получить измеренную температуру. Нет необходимости в фокусировке, калибровке. Оптическая система и электронный блок имеют надежную климатическую защиту

Технические характеристики:

Диапазон измерения:	от 200°С до1900°С
Показатель визирования*:	от 1:60 до 1:300
Выход:	4-х рязрядный жидкокристаллический дисплей, RS 232C, аналоговый выход
Спектральная характеристика*:	4.8 - 5.2 мкм
Точность:	0,4% показания во всем диапазоне измеряемых температур
Воспроизводимость показаний:	0,5 показания по всему диапазону измерений
Коэффициент излучения:	цифровая установка от 0,1 до 1,0
Время срабатывания	0,3 сек
Обработка сигналов*:	текущее и мгновенное значение температуры, запоминание максимального и минимального значений
Питание:	переменное напряжение 220В, 50/60ГЦ
Рабочая температура среды:	+10°С... +35-С
Соединение узлов	датчик и электронный блок могут быть разнесены до 25,0 м, стандартный кабель прилагается
Размеры электронного блока:	300х80х140 мм
Вес	1,2 кг

Существуют переносные инфракрасные пирометры серии М120 со следующими параметрами

• Диапазон измеряемых температур от -32°С до 900°С

• Возможность вычисления среднего значения температуры с фиксацией min и max

• Звуковые сигнализаторы превышения установленных min и max значений температуры

• Разрешающая способность 0,1°С

• Аккумуляторные батареи

• Минимальный диаметр измеряемого пятна 2 мм

Тепловидение и термографы

Пирометрические методы находят все более широкое применение для получения видимого изображения и регистрации температурного поля по­верхности различных объектом. Приборы для наблюдения и исследования объ­ектов по их тепловому излучению называются тепловизорами, термографами или тепловизорными микроскопами.

Первые приборы, разработанные для ночного видения, основанные на при­менении электронно-оптических методов усиления и визуализации фотоэлектро­нов, имели спектральный диапазон чувствительности до 1,3 мкм и позволяли наблюдать распределение температур только выше 400 °С.

Телевизионные приемные трубки-видиконы с фоторезистивным слоем из пленки оксида свинца или сульфида оксида свинца чувствительны к излучению до 2 мкм. Чувствительные телекамеры, снабженные такими видиконами, дают возможность определить температурное поле при температурах выше 250 ^оС.

Создание чувствительных приемников инфракрасного излучения, спектраль­ная чувствительность которых простирается далеко в инфракрасную область спектра, открыло широкие возможности дли развития термографии и тепловидения объектов с более низкими температурами. Применение в качестве приемни­ков излучении пироэлектрических элементов [5] дает возможность получать ви­димое изображение температурного поля объектов с температурой от —20 до +2000 °С.

Телевизионные приемники инфракрасного излучения, в которых видикон выполнен со сканируемой поверхностью из пироэлектрического кристалла триглицилсульфата, позволяют создавать чувствительные пироэлектрические тепловизоры, известные под названием пиротронов, пироконов или видиконов пиро­электрических, которые обеспечивают прием инфракрасного излучения вплоть до 40 мкм.

В серийно выпускаемых тепловизорах и термографах пока в основном при­меняются дискретные приемники инфракрасного излучения и оптико-механические, системы развертки изо­бражения при помощи вра­щающихся или колеблющихся зеркал или призм. Структур­ная схема тепловизора пока­зана на рис. 12-16.

Приемно-оптическая система 2, управ­ляемая сканирующей системой 3, производит обзор объекта и разлагает его изображение в ряд точек, излучение от ко­торых воспринимается прием­ником излучения 1, выходной сигнал которого подается на усилитель 4. Сигналы с усилителя и устройства развертки и синхронизации 5 создают на экране электронно-лучевой трубки 6 видимое черно-белое или цвет­ное изображение температурного поля поверхности исследуемого объекта. Обзор происходит в пределах поля зрения, определяемого углами и, за время, называемое временем кадра. В качестве приемников излучения сейчас преиму­щественно применяются фоторезисторы из антимонида индия, охлаждаемые жидким азотом до —196 °С. Такие приемники имеют постоянную времени 1 мкс, что позволяет в зависимости от требуемого геометрического разрешения полу­чать кадры с частотой 0,5—60 Гц. Низкая частота кадров пока ограничивает применение тепловизоров при исследовании динамики тепловых процессов и на­блюдении быстродвижущихся объектов. Можно увеличить геометрическое раз­решение и частоту кадров применением нескольких приемников, соединенных в строку или детекторную матрицу.

Важной характеристикой тепловизоров является их порог чувствительно­сти - минимально определяемая разность температур на поверхности АЧТс температурой 25^оС, при которой отношение сигнала к собствен­ным шумам тепловизора должно быть равно 1. У серийно выпускаемых тепло­визоров =0,1…0,3 °С.

Для исследования температурных полей малых объектов разработаны тепловизорные микроскопы и микрорадиометры, применяемые, например, для исследования температурного поля микросхем с целью обнаружения скрытых де­фектов. В таких приборах используется микроскопная оптика с увеличением от 3 до 125. Известны микрорадиометры, имеющие пространственное разрешение 10 мкм и температурное разрешение ^оС в диапазоне температур от —30 до +850 ^оС.

Тепловидение и термография начинают широко применяться при геологиче­ских и климатологических исследованиях земной поверхности, в медицинской практике для диагностики, в строительстве для проверки теплоизоляции зданий, для обнаружении мест перегрева в электрических цепях и у различного рода энергетического оборудования, для измерения механических напряжений.