Как правильно измерять температуру пирометром

Пирометры — что это? Статья о приборах дистанционного измерения температуры — пирометрах.

История развития

Бесконтактные дистанционные измерители температуры (пирометры) производятся уже много лет. Развитие в последнее время элементной базы позволило резко улучшить потребительские хаpaктеристики пpaктически всех измерительных приборов, в том числе и пирометров. На рынок были выпущены не дорогие бытовые пирометры серии DT. Они надёжны и просты в эксплуатации, а цена младших моделей менее 1000 рублей! Небольшой вес, автономное питание, быстрота и точность работы — вот основные отличительные черты серии DT.

Зачем нужен пирометр?

Если вкратце, то можно перечислить несколько основных применений: для измерения температуры поверхности объектов, где контроль температуры затруднён вследствие высоких температур, опасности поражения электрическим током, температурной неоднородностью объекта и рядом других причин. Кроме этого, это очень быстрый способ узнать температуру — типовое время измерения температуры менее 1 секунды! В ряде случаев проще, легче и дешевле использовать дистанционные измерители температуры (пирометры).

В быту есть множество применений для пирометра: можно определять температуру в холодильнике или морозильнике, в плите, температуру батарей, подводящих магистралей холодного и горячего теплоснабжения, температуру бытовых приборов, а также электрических выключателей (их повышенная температура свидетельствует о неисправности), температуру в труднодоступных местах. А также температуру приготовленной еды, воды в кастрюле и чайнике, или в ванной. Может пригодиться пирометр и путешествиях. Вы можете быстро измерить температуру воды в море или озере, температуру песка на пляже, температуру на поверхности вулкана, вытекшей лавы или вырывающихся газов (Италия — вулкан Этна, Греция — о.Ниссирос и т.д.).

Что и где измеряет пирометр?

Он измеряет среднюю температуру поверхности объекта. По форме пятно измерения — это эллипс или окружность. Чем дальше от пирометра находится объект измерения, тем больше площадь окружности, среднюю температуру которой показывает пирометр. Представьте себе конус, на острие которого стоит пирометр, а в основании — объект измерения. Встроенный в прибор лазерный указатель помогает «нацелить» прибор в центр окружности измерения.

Технические хаpaктеристики — расшифровка непонятных терминов

1. Показатель визирования пирометра — это отношение расстояния до объекта к размеру измеряемого участка его поверхности. Обычно в пирометрах серии DT параметр D:S равен 8:1. Это означает, что на расстоянии в 15 см диаметр пятна измерения составит около 2 см, на расстоянии 50 см — примерно 6,3 см, на расстоянии 1 метра до объекта — 12,5 см и т.д.;
2. Диапазон рабочих расстояний у пирометра — расстояние до объекта измерения, на котором пирометр показывает температуру с заявленной точностью. Обычно в пирометрах серии DT это расстояние от 0,15 до 5 м. При бОльших или меньших расстояниях пирометр также работоспособен, но точность измерения температуры при этом падает;
3. Спектральный диапазон прибора: 8 — 14 мкм. Это длина волны теплового излучения объекта измерения в инфpaкрасном, невидимом глазом диапазоне. Этот диапазон выбран не случайно. Благодаря специальному оптическому фильтру на входе прибора, корорый пропускает только этот диапазон, а остальное излучение от объекта задерживает, им можно пользоваться при солнечном освещении — т.н. «солнечно слепой» прибор;
4. Разрешающая способность по температуре — это способность пирометра различать температуру соседних участков объекта измерения. Обычно в пирометрах серии DT это 0,1 °C;
5. Точность. Не путать с разрешающей способностью. Это абсолютное (в градусах) или относительное (в процентах) отклонение измеренной температуры от истинной температуры объекта. Чем ближе температура к краям диапазона, тем ниже точность измерения. Обычно для пирометров это 1-2 градуса или порядка 2%;
6. Излучательная способность. Однокaнaльные инфpaкрасные термометры и пирометры (яркостные, частичного и полного излучения) определяют температуру по величине принятого каналом сигнала. Энергия, которую испускает нагретое тело, зависит не только от температуры этого тела, но и от материала, из которого оно сделано. Различные материалы излучают по-разному, и это учитывается коэффициентом, называемым излучательной способностью. Излучательная способность показывает, какую часть от излучения, испускаемого идеальным излучателем (абсолютно черным телом, АЧТ), находящимся при равной с нашим объектом температуре, излучает наш объект. Значение излучательной способности лежит в пределах от 0,01…0,02 (у полированных металлов) до 0,9…0,98 (дерево, строительные краски, поверхность земли, человеческая кожа и т.д.). В пирометрах серии DT это значение фиксированно и составляет 0,95.
7. Ресурс работы от автономного источника питания. Приборы серии DT чрезвычайно экономичны. Они работают от элемента напряжением 9V и потрeбляют небольшой ток только в режиме измерения и подсветки ЖК дисплея. Автоматически выключаются в режиме простоя, в котором потрeбляют ток, сравнимый с током саморазряда батареи. Поэтому ресурс работы напрямую зависит от количества измерений. Если пользоваться прибором периодически, с перерывами, то батареи может хватить на срок около года или даже более. Прибор не имеет движущихся частей и в идеале будет безотказно работать в течении многих лет — вам нужно будет только изредка заменять батарею питания;
8. Усреднённые измерения необходимы, когда требуется более высокая точность измерений. Для этого выполняют несколько (обычно от 3до 7) измерений подряд и находят среднее арифметическое.

Ошибки измерения пирометра — как бороться?

Если Вы всерьёз озабочены точностью измерений, но получаете результаты, которые отличаются от действительныой температуры объектов, прочтите текст ниже.

Приборы серии DT принадлежат к классу яркостных пирометров, т.е. являются однокaнaльными приборами. Они работают в одном диапазоне длин волн и вследствие этого имеют ряд особенностей, корорые необходимо учитывать при проведении измерений:

• в первую очередь к ним относится необходимость знать излучательную способность измеряемого объекта – коэффициент, показывающий, какую часть от излучения находящегося в тепловым равновесии с измеряемым объектом абсолютно черного тела испускает измеряемый объект;
• далее, при измерении такими приборами необходимо, чтобы измеряемый участок полностью перекрывал поле зрения пирометра на выбранном расстоянии, ибо невыполнение этого требования ведет к неконтролируемому занижению результата измерений, иногда на порядок превышающему заявленную инструментальную погрешность;
• в связи с несовершенством оптики ИК-прозрачных материалов, приборы хаpaктеризуются небольшой зависимостью показаний от расстояния до объекта, а также от излучения прямо не попадающих в поле зрения пирометра областей измеряемого объекта (расположенные рядом объекты, температура которых сильно отличается от температуры объекта измерения).

Учёт вышеприведённых факторов и усреднённые измерения позволят Вам с помощью пирометра быстро и точно определить температуру интересующих Вас объектов.

Как правильно измерять температуру пирометром

Дистанционное измерение температуры необходимо не только при контроле производственных процессов, но и является частью процесса наладки автономного отопления. После просчета удельной мощности нагревательных приборов и их монтажа необходимо проверить фактические температурные показатели. Лучше всего для этого применять инфpaкрасные пирометры.

Конструкция и принцип работы

Для измерения температуры поверхности материалов есть множество типов приборов. По своему применению они различаются на контактные и с дистанционным снятием показаний. Пирометры относятся к последнему классу устройств.

Принцип их работы основан на измерении тепловых волн, которые излучает нагретая поверхность. Общая схема устройства показана ниже:

Излучение попадает через раструб прибора на пирометрический датчик. В нем тепловая энергия преобразовывается в электрическую. Мощность получаемого сигнала зависит от температуры измеряемой поверхности – чем она выше, тем большая сила тока будет генерироваться датчиком. С помощью электронного преобразователя исходные данные выводятся на жидкокристаллический дисплей.

Есть еще одна разновидность пирометров – так называемые тепловизоры. Принцип их работы основан на сравнении спектра теплового излучения с эталонным.

На цветной экран проецируется картинка тепловых волн от объектов, попавших в объектив устройства. По спектральной хаpaктеристике можно определить величину температуры и визуально наблюдать ее градиентное изменение на площади измеряемого материала. Тепловизоры нашли пpaктическое применение и для автономного частного отопления. С их помощью можно точно определить место протечки в скрытом трубопроводе.

Технические хаpaктеристики

Как и любой прибор измерения, работа инфpaкрасного пирометра хаpaктеризуется определенными параметрами. Выбор определенной модели осуществляется по их значениям. Рассмотрим самые важные из них.

Оптическое разрешение

Он определяет площадь объекта, на поверхности которого измеряется температура. Он напрямую зависит от угла объектива устройства. Чем он больше, тем значительнее будет площадь измерения температуры. При этом учитывается расстояние до объекта.

Главным условием проведения точного измерения является наложение пятна только на материал поверхности. В случае превышения площади значение температуры будет неточным. Оптическое разрешение – это величина отношения диаметра пятна прибора к расстоянию до объекта. В зависимости от модели оно может быть равным от 2:1 до 600:1. Последнее относится к классу профессиональных устройств, применяемых для снятия показаний нагрева поверхности в тяжелой промышленности. Для бытовых и полупрофессиональных пирометров оптимальный показатель равен 10:1.

Рабочий диапазон

Определяется параметрами пирометрического датчика. В большинстве случаев он составляет от -30°С до 360°С. Учитывая, что теплоноситель в системе отопления может иметь максимальную температуру до 110°С, для бытовых целей можно применять пpaктически все виды пирометров.

Погрешность

Указывает степень колебаний значений температуры в зависимости от точности настроек устройства. В среднем допускаются отклонения около 2% от нормированного показания.

Коэффициент излучения

Это отношение мощности температурного излучения при текущей температуре к такому же параметру эталонного абсолютно черного тела. Для нeблестящих материалов он составляет 0,9-0,95. Поэтому большинство устройств дистанционного измерения температуры настроены именно на это значение. Однако, если попытаться ими измерить степень нагрева поверхности блестящего алюминия, то значение на индикаторе будет значительно отличаться от фактического.

Как пользоваться

После приобретения прибора необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией. Несмотря на несложные правила эксплуатации, неправильные действия могут привести к значительным искажениям температурных значений. Порядок измерения степени нагрева материала с помощью пирометра:

• Включить устройство.
• Направить раструб на измеряемую поверхность.
• С помощью лазерной указки определить границу пятна измерения.
• После активации на экране появятся значения температур. В зависимости от модели они могут быть записаны в память устройства или будут заменены значениями следующих измерений.

Как видно, на пpaктике пирометром может пользоваться каждый. Поэтому он становится обязательным прибором измерения для работников компаний, занимающихся проектированием и монтажом автономных систем отопления.

Продукты. Как и все органические материалы, пищевые продукты имеют хорошую излучательную способность, и поэтому не возникает никаких проблем при измерении их температуры с помощью пирометра.

Читать еще:  Мощность электрической духовки в газовой плите

Металлы белого цвета. Имеют очень маленький коэффициент излучения в диапазоне от 8 до14 мкм, и поэтому их температуру трудно измерять. Для измерений требуется применение покрытий, увеличивающих излучательную способность, например: краска, масляная пленка.

Оксиды металлов. В данной группе не существует постоянных показателей. Коэффициент излучения находится между 0.3 и 0.9 мкм и он сильно зависит от длины волны. Для точного определения температуры необходимо выбрать коэффициент излучения объекта. Его можно определить по таблице коэффициентов излучения, которая находиться в конце инструкции по использованию пирометра, либо посредством сравнительного измерения контактным термометром (т.е. меняя коэффициент излучения, заложенный в пирометр до совпадения с показателями контактного термометра). В противном случае можно применять покрытия с известным коэффициентом излучения.

Светлые неметаллы / темные неметаллы / пластик / продукты. Такие объекты, как белая бумага, керамика, гипс, древесина, резина, темная древесина, камень, темные краски, обладают коэффициентом излучения приблизительно 0.95 при длине волны выше 8 мкм. Большинство органических материалов обладают коэффициентом излучения приблизительно 0.95, поэтому в основном в пирометрах устанавливается именно эта величина по умолчанию (const).

У большинства недорогих пирометров коэффициент излучения стоит 0,95 и является постоянной величиной (const) без возможности изменения в самом приборе (пирометре). Поэтому при измерениях температуры различных материалов с отличным коэффициентом излучения нужно учитывать поправки, вычисляя их по формуле с использованием таблиц (см. ниже)

Несколько примеров влияние на результаты измерений

Пример 1:Объект измерения (полуфабрикаты, Т= -22 °С) Коэффициент излучения = 0.92. Измерение производится при температуре окружающей среды +22 °С. Предварительно установленный коэффициент излучения 0.95. Показания ИК измерительного прибора: -21 °С, т.е. температура, отображенная на дисплее прибора, некорректна на 1 °С. Погрешность незначительная.

Пример 2: Объект измерения (окисленный латунный лист, Т= +200 °С) Коэффициент излучения = 0.62.Измерение проводится при температуре окружающей среды +22 °С. Предварительно установленный коэффициент излучения 0.70. Пирометр показывает температуру+188 °С. Погрешность уже значительная и может привести к бpaку.

ИТОГ: Чем больше разница между температурой объекта измерения и температурой окружающей среды и меньше коэффициент излучения, тем больше ошибок измерения в случае неправильного значения коэффициента излучения.

При температурах выше температуры окружающей среды:

• Если установлен слишком высокий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком низкой.
• Если установлен слишком низкий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком высокой.

При низких температурах ниже температуры окружающей среды

• Если установлен слишком высокий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком низкой.
• Если установлен слишком низкий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком высокой.

Таблица коэффициентов излучения основных материалов

Можно ли с помощью недорогих пирометров точно измерить температуру? Если нет, то какова погрешность и от чего она будет зависеть?

Пирометр – прибор (в данном случае мы говорим о распространенных бытовых инфpaкрасных моделях), измеряющий уровень электромагнитного излучения предмета в определенном спектре и на основе его интенсивности определяющий температуру.

От чего зависит точность измерений пирометром

1. От излучательной способности поверхности тела. У идеальной модели черного тела она равна 1. У идеального зеркала – 0. Основная масса тел имеет излучательную способность в диапазоне от 0,85 до 0,95. Потому дешевые модели пирометров, где нет возможности ручного указания излучательной способности, обычно настроены на наиболее типичное значение 0,95.

Значения излучательной способности берут из различных справочников и таблиц, но все они являются предметом споров и могут применяться лишь с оговорками. Вот примеры значений излучательной способности некоторых материалов:

Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом

Измерять температуру на расстоянии необходимо не только во время технологических процессов, но и при наладке автономного отопления. Фактические температурные показатели проверяют после монтажа и просчёта удельной мощности приборов, которые предназначены для обогрева. С его помощью можно получить показатели температурного режима раскалённых или труднодоступных предметов. Ведь бывают ситуации, когда предмет для здоровья человека опасен или он находится в недоступном месте.

Для этих целей лучше всего применять инфpaкрасный пирометр.

Пирометр — история происхождения

Первый пирометр изобрёл голландский физик Питер ван Мушенбрукт. Такие приборы температуру тел могли измерять только визуально. А расчёты основные составлялись при обработке информации о яркости и изменении цвета раскалённого предмета. Такие показатели точными не были.

Значительно расширилась функциональность таких приборов в настоящее время. Это позволяет определять температуру не только предметов нагретых, но и тех, у которых значение не превышает 0 градусов.

В 60-е годы XIX века началось совершенствование этого устройства. На сегодняшний день эта отрасль успешно развивается.

Благодаря активным разработкам можно производить пирометры для промышленности. Они оснащены более высокими техническими хаpaктеристиками. При освоении нанотехнологий с каждым годом размер оборудования уменьшается. Это делает максимально удобным их применение.

В 1967 году была разработана первая портативная модель этого оборудования. Сделала это американская компания Wahi. Она является прототипом современных инфpaкрасных приборов. Работу оборудования позволило усовершенствовать введение новых разработок и технологий. Основной принцип работы строился на измерении тепловой энергии, излучаемой объектом. На сегодняшний день можно дистанционно определять температурные показатели твёрдых и жидких тел.

Основные признаки

Выделяют три типа приборов по этому критерию:

1. Цветовые. Это оборудование измеряет температурный режим объекта, основываясь на его цветовом отображении поверхности в различных спектрах.
2. Радиационные. Температура поверхности определяется по мощности теплового излучения.
3. Яркостные. Показатель определяется сравнением цвета объекта и оттенка эталонной нити.

Температурный диапазон и тип исполнения

Пирометр имеет два типа модификаций:

1. Высокотемпературные. Оценивают только предметы нагретые. У таких устройств одним из важнейших параметров служит предельная измеряемая температура.
2. Низкотемпературные. Ими можно измерять только температуру ниже 0 градусов.

Прибор бесконтактный можно классифицировать и по типу назначения:

1. Устройства стационарные используются для высокоточных измерений. Они необходимы крупным промышленным предприятиям, где постоянно следует вести контроль за температурными данными.
2. Портативная модель — это карманный вид оборудования. Незаменимы в том случае, если к объекту невозможно близко подойти. На них установлен экран, на котором указывается графическая и текстовая информация.

Принцип работы и конструкция прибора пирометра

Для того, чтобы измерить температурный режим на поверхности того или иного материала, существует множество приборов различного типа. Эти приборы делятся на контактные или с дистанционным снятием значений. Пирометры относят к приборам с дистанционным снятием показателей.

Принцип работы основывается на измерении тепловых волн, излучаемых нагретой поверхностью.

Конструкция прибора пирометра следующая:

1. Датчик.
2. Кнопка.
3. Электронный преобразователь.
4. Корпус.
5. Измерительно-счётное устройство.
6. Ось видоискателя.
7. Видоискатель.
8. Зеркало.
9. Оптическая система.

Принцип работы следующий: через раструб прибора излучение попадает на датчик пирометрический. В нём энергия преобразуется из тепловой в электрическую. Мощность поступающего сигнала зависит от температуры поверхности, на которой она измеряется — чем больше будет температурный показатель, тем мощнее будет сила тока, которая генерируется датчиком. При помощи преобразователя электронного типа полученные результаты выводятся на жидкокристаллический экран.

Тепловизоры — это одна из разновидностей пирометров. Их принцип работы основывается на сравнении эталонного спектра и спектра теплового излучения.

От объектов, которые попали в объектив оборудования, проецируется на цветной экран картинка тепловых волн. Величину температуры можно определить по спектральной хаpaктеристике, а также визуально следить за её градиентным изменением по всей площади измеряемого материала.

Пpaктическое применение тепловизоры нашли и для частного автономного отопления. При их помощи можно в скрытом трубопроводе точно установить место протечки.

Технические хаpaктеристики

У инфpaкрасного пирометра, как и у любого прибора, имеются свои технические хаpaктеристики. При выборе той или иной модели человек опирается именно на них. Самые важные из них мы сейчас и опишем более подробно.

Оптическое разрешение

Этот параметр определяет площадь объекта, где нужно измерить температурный показатель. Этот показатель полностью зависит от угла объектива аппарата. Чем больше этот угол, тем площадь измерения температуры будет значительнее. Но при этом ещё учитывается и расстояние до поверхности измерения. Основным условием точного результата является наложение пятна исключительно на материал поверхности. Значение температурного показателя будет неточным при превышении площади.

Оптическим разрешением называют величину отношения диаметра пятна устройства к расстоянию до объекта. Оно может колeбaться, в зависимости от модели прибора, от (2:1) до (600:1). Величина (600:1) относится к профессиональным приборам измерения, которые применяются для того, чтобы снять показатели нагрева поверхности материала в тяжёлой промышленности. Для полупрофессиональных и бытовых приборов оптимальным показателем является величина, равная (10:1).

Рабочий дизайн

Эта хаpaктеристика определяется параметрами пирометрического датчика. Для большинства приборов он колeблется в пределах от (—30) до (+360) градусов. Пpaктически все виды пирометров можно применять для бытовых целей с учётом того, что максимальная температура в системе отопления может быть (110) градусов.

Погрешность и коэффициент излучения

Эта хаpaктеристика в зависимости от точности настроек прибора указывает степень колебаний значений температурного режима. В среднем от нормированного показания допускаются отклонения в пределах 2%.

Коэффициент излучения — это отношение мощности теплового излучения при определённом температурном показателе к такому же параметру эталонного тела, который имеет абсолютно чёрный цвет. Для материалов нeблестящих он составляет 0,9−0,95. Именно по этой причине многие оборудования дистанционного измерения температурного показателя настроены на такое число.

Но если попробовать ими измерить, насколько нагрета поверхность алюминиевая, то на индикаторе значение будет от фактического отличаться значительно.

Многие модели для точности измерения оборудованы лазерной указкой. Располагается световое пятно не в центре, а обозначает оптимальную границу измеряемой области.

Как пирометром пользоваться

После того, как вы купите такой прибор для измерения температуры поверхности, ознакомьтесь детально с инструкцией. Несмотря на то, что правила эксплуатации несложные, к значительным искажениям показателей температуры могут привести неправильные действия.

Как правильно определять какую температуру нагрева имеет материал:

1. Устройство необходимо включить.
2. На измеряемую поверхность направить раструб.
3. Отделить границу пятна измерения при помощи лазерной указки.
4. После того как активируется прибор на дисплее появиться значение температуры. Значения могут заменяться следующими показателями или записываться в память устройства. Всё зависит от выбранной модели.

Модели одноцветные

Одноцветный (инфpaкрасный) прибор предназначается для определения только одной тепловой волны. Они имеют небольшую стоимость и являются хорошим устройством портативного типа. Их принцип работы прост: нужно просто устройство навести на объект и нажать нужную кнопку. Преимущество его в том, что замеры можно проводить на любом расстоянии. В таких устройствах существуют некоторые ограничения по замеру диаметра пятна. А ещё они к загрязнённости окружающей среды очень чувствительны. Из-за таких недостатков сфера их применения ограничена, так как во влажном или загрязнённом помещении работать оборудование будет некорректно.

Читать еще:  Для чего нужен полевой транзистор

Инфpaкрасная термопара является упрощённой разновидностью пирометра одноцветного. Его особенностью является отсутствие сложной электроники, которая применяется для усиления входящего сигнала. Именно такое свойство стало его главным достоинством. Термопара работает по простому принципу: излучение преобразуется в нелинейный термопарный сигнал.

Преимущества термопара:

1. Показатель максимальной температуры больше других.
2. С измерительными приборами хорошая совместимость.
3. Невысокая цена.

Недостатки:

1. Широкий спектральный диапазон.
2. Погрешность больше 2%.

Что такое двухцветный пирометр

Такое устройство появилось сравнительно недавно. Это модель более усовершенствованная, которая может измерять более двух излучаемых волн. Его преимуществом является то, что он может работать в различных цветовых спектрах. Благодаря этим показателям можно применять это оборудование в загрязнённых местах, так как наличие посторонних компонентов (пара, газа, дыма и прочих) на его работу не влияют.

Этот пирометр в работе с показателями черноты тоже незаменим. Он определит с точностью температуру твёрдого металла, который переходит в жидкое состояние.

Пирометры оптоволоконные и лазерные

Принцип работы такого оборудования идентичен приборам традиционным. Отличием является наличие оптоволоконного кабеля. По этому кабелю трaнcпортируется световой поток. Такая комплектация хороша тем, что можно произвольно изгибать такой шнур. Благодаря такому качеству замеры можно проводить даже в самых труднодоступных местах.

Пирометры оптоволоконные нашли широкое применение в местах, где повышенное электромагнитное поле, и полностью бессильны традиционные модели. Они оснащены фиксированным фокусом. Эти устройства позволяют производить замеры излучения тепловой энергии с самым минимальным диаметром пятна 0,1 миллиметр. Но этот фокус ограничивает расстояние замеров: для того чтобы измерение было точным необходимо соблюдать указанную дистанцию в инструкции.

Лазерные прицелы на пирометрах были установлены для того, чтобы производить замеры на большой дистанции. Такие приборы бывают нескольких видов:

1. Прицелы круговые — это самые точные приборы, которые эффективно работают с разным диаметром измеряемого пятна и на любых дистанциях.
2. Лазерный пирометр с лучом двойным. Позволяет определить местоположение и размеры измеряемого объекта. Вблизи им пользоваться не рекомендуется, так как чаще всего цифры сильно завышены.
3. Пирометр лазерный с лучом одинарным позволяет наводить устройство только по центру пятна тепловой энергии. Зона чувствительности, в зависимости от модели оборудования, может иметь погрешность до 2 сантиметров. Чаще всего подобный дефект встречается в дешёвых моделях.

Тест инфpaкрасных пирометров

Все пирометры в каталоге . Пирометр бесконтактно измеряет температуру предметов по инфpaкрасному излучению того места куда подсвечивает лазерный указатель. Пирометры измеряют температуры в спектральном диапазоне 8. 14 мкм. Тепловое излучение предметов проходит через объектив и фокусируется на приемнике, который преобразует его в электрический сигнал и отображается на дисплее в виде температуры.

Сравнительный тест и обзор пирометров

Для теста возьмем пирометры CEM DT-812, АКИП-9302, АКИП-9304, Testo 830-T1, Testo 830-T2. Пирометр CEM самый компактный, пирометр Testo хорошо лежит в руке и сделан из качественных материалов.

Температуру сравнивать результаты будем с показаниям температуры термогигрометра Testo 608-H1. Термогирометр установили рядом с картонной коробкой и выдержали время, чтобы температура была равна. Далее измеряем температуру пирометрами и сравним полученные результаты с показанием термогигрометра.

Самый точный пирометр из всех оказался Testo 830-T2 с двуми лазерными указателями, которые указывают крайние точки диаметра пятна измерения.

Самая большое отклонение у пирометра АКИП-9304, это связано с большим диапазон измерения температуры до 1000 градусов. Для него 25 градусов это начало шкалы и поэтому большая погрешность, до 100 градусов допустимая погрешность ± 2 °С. Для АКИП-9304 оптимально измерять температуру в середине шкалы около 500 °С.

1. недорогие пирометры CEM достаточны для большинства измерений;
2. при выборе пирометра необходимо выбирать пирометр с наименьшим диапазоном измерения;
3. при измерение температуры различных поверхностей результаты могут отличаться.

Соберем в одну таблицу пирометры по: наименование, диапазон измерения, оптическому разрешению, количество лазерных указателей, возможность подключения внешней термопары и диапазон измерения термопарой.

Сравнительная таблица пирометров (инфpaкрасных термометров)

CEM DT-810

CEM DT-811

CEM DT-812

CEM DT-8806H

АКИП-9301

Диапазон

измерения

Погрешность

Оптическое

разрешение

Кол. лазерных

указателей

Наличие

термопары

CEM DT-8833

АКИП-9303

Testo 830-T1

АКИП-9302

Диапазон

измерения

Погрешность

Оптическое

разрешение

Кол.

указателей

Наличие

термопары

Название

Testo 810

Testo 830-T2

АКИП-9304

Fluke 62 MAX+

CEM DT-8839

Testo 831

Изображение

Цена

Диапазон

измерения

Оптическое

разрешение

Кол. лазерных

указателей

Наличие

термопары

Зависимость площади измерения от оптического разрешения

Коэффиицент оптического разрешения (показатель оптического визирования) — отношение расстояния от пирометра до поверхности измерения к диаметру пятна измерения. Чем больше расстояние от пирометра до поверхности измерения, тем больше пятно измерения. Например на расстоянии 1 м при коэффициенте оптического разрешения 8:1 пятно измерения будет 13 см. Чем больше оптическое разрешение, тем меньше площадь измерения температуры поверхности и точнее результат. Область обозначенная серым цветом указывает площадь поверхности, на которой будет производиться измерение температуры. Красной точкой обозначается лазерный указатель пирометра. Некоторые модели имеют несколько лазерных указателей, которые указывают границы области измерения температуры.

Для того чтобы получить диаметр пятна измерения необходимо вычислить по формуле D=(1/R)*L, где R — оптическое разрешение, L — длина до поверхности измерения. Например 1/8 * 5 м = 63 см диаметр пятна измерения с расстояния 5 м при оптическом разрешении 1:8.

На что влияет коэффициент оптического разрешения увидим на примере измерения температуры стены и трубы пирометром АКИП-9303 с оптикой 12:1. Измеряем температуру стены сперва на расстоянии 1 м (диаметр пятна 8 см), потом с расстояния 30 см (диаметр пятна 2,5 см). При измерении температуры стены с расстояния 1 м оптическое разрешение не имеет ни какого значения, т.к. объект измерения значительно больше пятна измерения. Результаты измерений ниже.

Второй случай когда измеряемый объект меньше площади пятна измерения, пирометр покажет средний результат в этом пятне. Измерим температуру трубы и стены с расстояния 30 см. В данной ситуации пятно измерения больше объекта, поэтому важно высокое оптическое разрешение. Результаты измерений ниже.

Как измерить температуру зеркальных поверхностей

Чтобы измерить температуру зеркально отполированной поверхности необходимо нанести на нее темную краску или наклеить, например бумажный скотч. Вместо краски может использоваться водный раствор графита от карандаша. Пирометр не может точно измерить температуру прозрачных поверхностей. Для измерения температуры зеркальных поверхностей рекомендуется использовать специальные наклейки с коэффициентом излучения равным 0,95. В примере ниже использовалась простая самоклеющаяся бумага и черный маркер. Измерение температуры зеркала дает результаты немного меньше, чем с наклекой и черным маркером. В данном случае результаты отличаются не значительно, в другой ситуации могут отличаться больше.

При измерении пирометром результат измерения зависит от коэффициента излучения. Большинство материалов имеет коэффициент эмиссии (излучающей способности) от 0,8 до 0,98. Стандартный коэффициент излучения у пирометров 0,95. Коэффициенты излучения почти всех материалов при температуре ноль градусов существенно не отличаются от значений при 25 градусах. В зависимости от состояния поверхности коэффициент эмиссии может быть другой. Пыль, дым, пар влияют на оптику пирометра и снижают реальную температуру.

Выбрать пирометры можете в каталоге.

Обзор инфpaкрасного термометра (пирометра) GM1150

Инфpaкрасные термометры (или по другому пирометры) предназначены для измерения температуры бесконтактным способом. Принцип действия пирометра основан на измерении мощности теплового излучения объекта в инфpaкрасном диапазоне. Англоязычное написание: pyrometer, infrared thermometer.
Объектами измерения пирометра могут быть как твердые предметы, так и сыпучие, а также жидкости. Применение пирометров возможно не только в промышленности, но и в радиолюбительской пpaктике, а также быту.

Перечислим лишь некоторые из задач, где может пригодится пирометр:

• измерение нагрева корпусов микросхем, транзисторов, теплоотводов, трaнcформаторов;
• определение места перегревания выключателей, контакторов и пускателей;
• определение местонахождения перегрева подшипников;
• определение места проводки, скруток и соединений;
• проверка оконных и дверных рам на предмет утечки тепла;
• выявление горячих и холодных труб;
• проверка потерь тепла через изоляцию, обнаружение плохой изоляции в стенах зданий;
• определение температуры пищи

Пирометры незаменимы там, где необходимо измерить уровень температуры в труднодоступном или опасном месте, на движущемся объекте. Еще одним достоинством бесконтактного способа измерения температуры является то, что пирометр не вступает в непосредственный контакт с измеряемым объектом, и в следствии этого отсутствует влияние измерителя на температурное поле нагретого тела. Ну и конечно же немаловажным фактором является скорость измерения температуры — не более 1-2 секунд.

Основные параметры пирометров

Одной из основных хаpaктеристик бытовых пирометров является диапазон измеряемых температур. Даже недорогие пирометры способны измерять в диапазоне от -50 до 1000 градусов С, что позволяет перекрыть самый широкий спектр задач.

Немаловажным параметром является точность измерения. Как правило, в Китайских пирометрах среднего ценового диапазона (продающихся на AliExpress, DealExtreme, TinyDeal и др. площадках) точность составляет 1ºC. При чем точность может зависеть от диапазона, скажем в диапазоне 0. 1000 градусов точность будет 1.5 ºC, а в отрицательном диапазоне -50. 0 точность будет уже ниже: 3ºC.
Хочу обратить особое внимание, что некоторые путают точность (accuracy) с разрешением (resolution). Нечестные продавцы таким образом также могут ввести покупателя в заблуждение, сделав в описании акцент на разрешении 0.1ºC, и при этом где-нибудь маленьким шрифтом упомянуть точность в 5%. Поэтому при покупке пирометра следует различать и не путать эти две хаpaктеристики.

Время измерения — в целом все пирометры достаточно быстродейственны и измеряют температуру за 0.5-1 сек.

Возможность настройки коэффициента излучения EMS (Emissivity). Материалы с разной структурой поверхности имеют разные способности излучать и поглощать энергию. А т.к. пирометр измеряет температуру бесконтактным способом, то к примеру для отражающих материалов — алюминий, золото, вольфрам, металл, способность отражения будет 70-80%, а для бумаги, воды, кирпича 10-20%. Коэффициент излучения определяется отношением энергии, излучаемой объектом при заданной температуре к энергии, испускаемой абсолютным излучателем при той же температуре. Коэффициенты излучения колeблются в пределах от 0.1 до 1.0. И если в приобретаемом пирометре нед возможности подстройки EMS, то для отражающих материалов температура будет сильно отличаться от реальной. В интернете существуют специальные таблицы коэффициентов излучения для основных материалов.

Читать еще:  Описать физические свойства алюминия

Немаловажной хаpaктеристикой всех инфpaкрасных измерителей температуры является оптическое разрешение (более корректное название: показатель визирования). В англ. варианте называется FOV — Field of Vision или distance-to-spot ratio (D:S ratio). Бывает 12:1, 16:1, 20:1 и т.д. При увеличении расстояния до объекта измерения (D) диаметр пятна (S), на площади которого прибор измеряет температуру, становится больше. Зависимость диаметра пятна от расстояния до объекта для прибора показана на следующем рисунке:

Т.е. чем больше величина показателя визирования, тем уже пятно. Как правило, рисунок с значениями D:S указывается на корпусе пирометра. Пирометры с большей величиной показателя визирования стоят дороже. Пирометр с показателем визирования 20:1, при прочих равных будет существенно дороже чем пирометр с величиной 10:1.

С параметрами разобрались, идем далее.

Некоторые люди путают пирометры с тепловизорами. Это 2 совершенно разных класса устройств, хотя оба в той или иной степени предназначены для анализа данных о температуре объекта. Тепловизор используется для измерения и отображения распределения температуры на исследуемой поверхности объекта. Т.е. он позволяет визуализировать картину теплового излучения наблюдаемого объекта.

Если в пирометре для снятия показания температуры с объекта используется лишь один ИК датчик, то в тепловизорах это целая матрица датчиков чувствительных к инфpaкрасному излучению. Плюс сложная конструкция линзы, электроника для обработки сигналов с датчиков в реальном времени и устройство отображения.

Самые известные фирмы на рынке тепловизоров: Flir и Fluke. Стоимость тепловизоров как правило начинается от 1000$. Хотя относительно недавно появилась недорогая модель Flir One — приставка к IPhone, которая стоит около 400$. А также Seek Thermal стоимостью 200$, с вариантами и для iPhone и для Android.
Если не стоит задача визуализировать температуру движущихся объектов, или объектов у которых быстро меняется температура поверхности, то можно сделать сканирующий тепловизор своими руками, на основе веб-камеры, датчика MLX90614, платы Arduino и пары серво. Подключение к ПК или ноутбуку для обработки и отображения. Обработка данных происходит при помощи кросплатформенного программного обеспечения написанного на Java. О бойдется такой DIY-вариант весьма недорого — стоимость комплектующих в районе 100$. Статья: сканирующий тепловизор своими руками

Найти пирометры к примеру на площадке AliExpress можно в разделе » Temperature Instruments «. Небольшая таблица популярных моделей инфpaкрасных термометров:

Пирометр для определения потерь тепла в доме и квартире

С наступлением холодов многие домовладельцы задаются вопросом о том, откуда в дом поступает холод, и как можно выявить потери тепла с минимальными затратами. Для выявления потерь тепла используется специализированный инструмент, который называется тепловизор. Однако он настолько дорого стоит, что не каждый может позволить себе даже заказать услугу по определению тепловых потерь. Альтернативная замена тепловизора — это пирометр. Пирометром можно выявить потери тепла в доме, и пусть не настолько эффективно, но, тем не менее, вполне реально.

Что такое пирометр и как он устроен

Для бесконтактного измерения поверхности материалов применяются специальные приборы, которые называются пирометрами. По способу применения они являются дистанционными. Принцип работы таковых устройств основывается на измерении температуры тепловых волн, излучаемых нагретой поверхностью.

Пирометры не только просты в применении, но они еще и стоят не дорого, если сравнивать их с тепловизорами. Конструктивно они похожи на тепловизоры, но отличаются по принципу действия. Тепловизор показывает на экране визуально место утечки тепла, что достигается за счет изменения цвета, а пирометр отображает значение температуры. Чтобы узнать температуру выбранного объекта, например, двери или стены, необходимо навести на нее прибор, и завизировать показания. Такие инструменты предназначены для того, чтобы выявлять температуру поверхностей бесконтактным методом. Зная, для чего нужен пирометр, необходимо разобраться с его принципом функционирования.

Принцип работы или как работает прибор

Работает прибор достаточно просто, для чего в его конструкции применяется лазерная точка. Эта точка направляется на объект, температуру которого необходимо узнать. Чтобы произвести измерения, и узнать, какая температура стены или аккумуляторной батареи, необходимо направить на них прибор, и нажать на пусковую кнопку в виде курка. При нажатии на кнопку появляется лазерная точка, и в течение считанных секунд на экране отображаются соответствующие показания температуры.

Нагретая поверхность излучает соответствующие тепловые волны. Причем прибором можно измерять не только положительные значения температуры, но и отрицательные. Тепловые волны через раструб в приборе проецируются на пирометрический датчик. На датчике тепловая энергия преобразуется в электрическую. Микропроцессор оценивает величину электрических импульсов по специальным алгоритмам, и выводит на экран прибора в понятном для человека формате.

Работают приборы от автономных аккумуляторов, и в зависимости от моделей, это могут быть обычные пальчиковые батарейки или литий-ионные аккумуляторы. Модели с Li-Ion аккумуляторами стоят дороже, поэтому о рациональности их приобретения надо решать самостоятельно.

Погрешность приборов и ее влияние на показания

Инфpaкрасные пирометры применяются для бесконтактного определения температуры различных поверхностей. Это могут быть как тепловые устройства, так и морозильные. Используются пирометры работниками разных служб, когда необходимо выявить значение температуры воды в системе отопления или степень нагрева поверхности при использовании встроенных обогревателей.

Одним из главных технических параметров пирометров является величина погрешности. Чем дешевле прибор, тем выше погрешность. На величину погрешности влияет, прежде всего, пирометрический датчик, а точнее его качество изготовления. Одними из самых точных пирометров являются медицинские, которые и стоят в 2-3 раза дороже обычных. В конструкции медицинских устройств применяются качественные датчики, которые с минимальной погрешностью позволяют определить значение температуры тела человека за несколько секунд.

Для бытового применения подходят устройства с величиной погрешности до 2%. Этого достаточно, чтобы узнать значение температуры в трубах, на стенах, на потолке или полу. Величина погрешности также зависит не только от качества применяемого датчика, но еще и от отдаленности прибора от измеряемой поверхности. Чем дальше расстояние до поверхности, тем больше величина погрешности. Это свойство хаpaктерно для всех видов пирометров — от самых дешевых до самых дорогих. Разница лишь в том, что дорогие модели способны определять температуру на отдаленности от поверхности до нескольких метров.

При покупке прибора необходимо также учитывать предел границ измерения температуры. Если с положительными значениями проблем не возникает, так как на большинстве моделей величина достигает +300 градусов, то отрицательные параметры порой доходят до -20-50 градусов.

Как правильно надо пользоваться пирометром для определения теплопотерь в доме

Чтобы научиться пользоваться пирометром для определения потерь тепла в доме, понадобится для начала ознакомиться с инструкцией по их эксплуатации. Прибор прост в применении, но чтобы правильно определять температурные показатели, необходимо научиться пользоваться инструментом. Учитывать необходимо используемую модель, так как отличаются они по количеству функций, которые можно выполнить пирометром.

Пошаговая инструкция о том, как надо правильно работать пирометром, и выявлять температуру поверхностей, имеет следующий вид:

1. Для начала необходимо включить прибор, установив в него батарейки. Для этого имеются специальные гнезда, расположенные в рукоятке
2. Нажать на пусковой курок, чтобы протестировать инструмент, при этом не направлять его на человека. Включить или отключить подсветку дисплея, а также выбрать соответствующий режим вывода показаний в градусах или фаренгeйтах
3. Раструб необходимо направить на поверхность материала, температуру которого необходимо померять
4. Лазерной указкой выявляется граница пятна измерения, то есть охватываемая площадь
5. Уже через несколько секунд на экране устройства отобразятся соответствующие значения температуры. Эти значения можно сохранить в памяти прибора или руководствоваться ними, делая вывод о величине прогрева стен, пола, потолка и прочих поверхностей

Пирометр в хозяйстве может пригодиться не только для определения тепловых потерь в доме, но еще и для измерения температуры аккумуляторной батареи на автомобиле. Автомобилистам хорошо известно о том, что чем сильнее мороз, тем хуже она отдает заряд. Конечно, чтобы измерить температуру аккумулятора, можно выкрутить одну пробку с банки, и всунуть градусник. Однако делать это постоянно нерационально, да и к тому же накладно.

Меры предосторожности при работе пирометром

Пирометры принадлежат к категории измерительных приборов, при работе с которыми немаловажно соблюдать меры предосторожности. Рассматриваемый инструмент, как и болгарка или дрель, при неправильном применении может нанести серьезный ущерб здоровью. Чтобы этого не произошло, необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• Строго запрещено направлять прибор с включенным лучом лазера в глаза человеку. Луч обладает высокими показателями излучения, поэтому он может вызвать ожоги и другие виды повреждений кожных покровов. Исключение составляют специальные медицинские пирометры, которые можно направлять на тело человека, чтобы измерить температуру
• Хранить инструмент следует в месте недоступном для детей. Дети могут не только повредить прибор, но и нанести ущерб своему здоровью
• Хранить прибор надо только в теплом и сухом помещении. Класть его на горячие поверхности или хранить на морозе строго противопоказано
• Исключить попадание влаги на инструмент. Если неосторожно обращаться с прибором, то он быстрой выйдет из строя
• Нельзя прикасаться к измеряемому объекту рукой и прочими частями тела

Пирометром можно легко и просто определить температурные показатели бесконтактным способом. Удобен инструмент для применения в автомобиле, когда им измеряется величина теплого воздуха из печки. Еще многие автовладельцы используют пирометр для того, чтобы проверить работоспособность катализатора. Для этого необходимо произвести замер значений до катализатора и после. Если температура после катализатора ниже или такая же, как и до него, значит устройство неисправно.

Из этого следует, что пирометром называется универсальный измерительный прибор, который обязательно будет полезен в хозяйстве. Не самые дешевые модели оснащаются USB-выходами для подключения приборов к компьютерной технике. Ниже на видео будет интересно узнать много нового о том, как правильно выявлять теплопотери в доме или квартире пирометром.

В завершении остается подвести итог и отметить, что приобрести пирометр можно за 1500-2000 рублей. Такая их стоимость делает прибор доступным, что немаловажно для выявления потерь тепла в доме, а также бесконтактного выявления температурных значений в хозяйстве.