Для чего в оптическую систему пирометра вводят ослабляющий светофильтр

Обновлено: 05.05.2024

Оптические (спектральные) пирометры чувствительны только в узком интервале длин волн АХ (а в пределе — только при единственной длине волны Х^). Это ограничение достигается установкой специального селективного фильтра в направлении хода лучей. Излучение измеряемого объекта определяется либо непосредственно приемником излучения, либо посредством сравнения с контрольным излучением (пирометры сравнения). Наиболее известными из них являются пирометры с исчезающей нитью накаливания, отличающиеся простотой применения и высокой точностью измерений.

Пирометры с исчезающей нитью накаливания. При работе с этими пирометрами (рис. 19.3) наблюдатель субъективно сравнивает в узком интервале длин волны видимой области спектра яркость (спектральную плотность) измеряемого излучения и контрольного излучателя — накаленной нити вольфрама.

Сравнить обе яркости можно двумя способами: либо измерением яркости контрольного излучателя посредством варьирования мощности нагрева нити в широких пределах (рис. 19.3, а), либо варьированием яркости самого измеряемого излучения перемещением серого оптического клина К, вследствие чего изменяется его пропускная способность для измеряемого излучения (рис. 19.3, б). Во втором случае мощность нагрева нити сравнительного излучателя должна остаться строго постоянной. Благоприятная для чувствительности глаза длина волны (А., ~ 0,65 мкм) в области видимой части спектра обеспечивается с помощью красного светофильтра F.

Если будет достигнуто равенство измеряемой и контрольной яркостей, то верхняя часть нити накаливания исчезнет (перестанет быть видимой) на фоне изображения источника измеряемого излучения (рис. 19.4). Мощность нагрева нити накаливания, или величина смещения серого оптического клина на пути потока измеряемого излучения, является показателем оптической (спектральной) температуры измеряемого объекта 0₅. Ее можно определить по градуировочной кривой либо непосредственно считать по температурной шкале прибора.

Максимальная температура накала нити ограничена (для вольфрама — не более 1500 °С). Если необходимо измерять более высокую температуру, то на пути измеряемого излучения можно поместить ослабляющее устройство — поглощающее стекло S с известной пропускной способностью.

При очень малых объектах визирования применяют специальную оптику пирометра, обеспечивающую многократное увеличение изображения измеряемого объекта. Пирометры с такой оптикой (так называемые микропирометры) могут быть четко свизированы на измеряемое поле диаметром всего 1 мм с расстояния 5 м.

Рис. 19.3. Пирометры с исчезающей нитью накала:

а — с переменной энергетической яркостью контрольного излучателя (с варьированием мощности нагрева); б — с изменяемой энергетической яркостью измеряемого излучения; в — пирометр, дающий объективные показания на основе чередования световых потоков; О_х, 0₂— линзы объектива и окуляра; А — глаз наблюдателя; S — поглощающее стекло;

F — селективный фильтр; К — серый оптический клин; G — нить накала;

М — измеряемое излучение; AZ — показание; Е — приемник излучения;

SP — вращающееся зеркало

Измеренная пирометром оптическая (спектральная, или так называемая яркостная) температура 0₅ равна истинной температуре 0, если спектральный коэффициент излучения г_х поверхности измеряемого объекта равен единице. Практически это наблюдается только при измерении температуры заготовок, находящихся в закрытых печах 1 . В остальных случаях измеренная температура 0_S всегда меньше [1] [2] истинной 0. В измеренное значение 0₅ нужно вводить поправку А0, которая зависит от измеренной температуры 0_S и от известного или принимаемого значения спектрального коэффициента излучения г_х (см. рис. 19.4, г).

Рис. 19.4. Изображение нити накала, исчезающее при равенстве измеряемой и контрольной яркостей (а.. .в), и отклонение измеренной оптической температуры 6₅ от истинной 0 как следствие отклонения коэффициента излучения г(>.) от единицы [г(П е_х достаточно знать только при используемой длине волны

В табл. 19.1 приведено несколько численных значений для длины волны в видимой части спектра и для определенных температур.

Пирометры с исчезающей нитью являются легкими и удобными в обращении приборами, не нуждающимися в подключении к сети.

Нижний предел измерения температуры для них ограничен. Поправка, которую необходимо вводить в результат измерения при нечерных излучателях, более достоверна, чем для радиационных пирометров полного излучения.

Таблице 19.1

Ориентировочные значения спектральных коэффициентов излучения ?_х некоторых материалов при различных температурах д и длине волны = 0,65 мкм

Железо с прокатанной поверхностью

Существенным недостатком, ограничивающим применение этих приборов, является субъективность получаемого результата. Поэтому были разработаны оптические пирометры с объективным приемником излучения (например, с селективным фотоэлектрическим чувствительным элементом, заменяющим глаз наблюдателя). С помощью вращающегося зеркала в приемник поочередно подается измеряемое и контрольное излучение. Регулирующее устройство нагревает нить накаливания контрольного источника излучения с таким расчетом, чтобы переменная составляющая тока на выходе приемника излучения исчезла (см. рис. 19.3, в).

Диапазон измерения пирометрии с исчезающей нитью накала и погрешности. Обычно измерение выполняют с расстояния от 2 м и более. Применяя насадочные линзы и специальные объективы, минимальное расстояние визирования можно уменьшить до 5 мм. При расстояниях до измеряемого объекта, выходящих за пределы номинального, необходимо корректировать измеренные температуры в соответствии с данными, указанными изготовителем.

Нижняя граница диапазона температур для субъективных методов измерений составляет примерно 650 °С, что обусловливается спектром видимого света; для приборов с объективным измерением она может быть снижена до 200 °С. Верхняя граница измеряемой температуры практически не ограничивается, так как измеряемое излучение всегда может быть ослаблено поглощающим стеклом. Обычно измеряют температуру до 2500 °С, в особых случаях — до 10 000 °С. Приборы градуируют и поверяют на черном излучателе или на лампе накаливания с вольфрамовой нитью.

Погрешности пирометров с исчезающей нитью накала зависят от различных факторов. Субъективное влияние наблюдателя при сопоставлении яркостей сравнительно невелико и может быть существенным только при использовании высокопрецизионных приборов.

Большее значение можно придавать определению мощности нагрева контрольного излучателя, измеряемой прецизионным прибором с поворотной рамкой (магнитоэлектрической системы) или с компенсатором. Промышленные приборы дают точность определения мощности около ±1 % верхнего значения диапазона измерений; прецизионные приборы снижают этот показатель до ±0,2. ±0,3 %. Благодаря высокой точности измерения пирометры с исчезающей нитью накаливания используют в качестве вторичных эталонов, которые, в свою очередь, поверяют по точке затвердевания золота.

Параметры спектрального отношения. Особой разновидностью оптических пирометров являются пирометры спектрального отношения (цветовые). Они определяют яркость (оптическую плотность) излучения измеряемого объекта на двух различных длинах волн: и А,₂. Если соответствующие значения коэффициентов излучения е_>л и в_Х2 достаточно близки между собой (излучатель — серое тело), то определение температуры практически не зависит от абсолютной величины коэффициента излучения, так как искомая температура непосредственно определяется отношением яркостей.

Для этого в пирометрах с помощью двух светофильтров выделяют два излучения с различными длинами волн и подают их на два отдельных фотоэлектрических чувствительных элемента каждое. Затем по выходным сигналам обоих элементов формируется их отношение.

Диапазоны измерения и погрешность пирометров спектрального отношения. Так как металлы в видимой части спектра имеют коэффициенты излучения, мало изменяющиеся при изменении температуры и длины волны, пирометры спектрального отношения применяют главным образом в черной металлургии. Здесь измеряют температуры в диапазоне 800. 3000 °С, причем погрешность составляет 1. 2 % верхнего предела диапазона измерений.

Поскольку недостоверность определения коэффициента излучения не влияет на результаты измерений, эти приборы работают более точно, чем пирометры полного излучения. Рассмотренный принцип измерения температуры не может быть применен для тех объектов, у которых сильно и явно выражены изменения коэффициента поглощения в зависимости от частоты (так называемые полосы поглощения), например для некоторых пластмасс.

Одной из разновидностей пирометров – термометров, предназначенных для бесконтактных замеров температуры поверхности исследуемого тела без применения дополнительного оборудования, — является оптический пирометр (или пирометр визуальный с исчезающей нитью).

Инструменты этого класса измерительных приборов работают на визуальном сравнении интенсивности монохроматического излучения, которым обладает практически любой объект и интенсивности принятой за эталон пирометрической лампы накаливания. Оптические пирометры повсеместно используются для температурных замеров в видимой области спектра и находят свое применение:

в тяжелой и металлургической промышленности;
в диагностических службах электрооборудования и сервисных автомобильных центрах;
при транспортировке и хранении пищевых продуктов и медикаментов;
в научных и лабораторных исследованиях для практической термометрии;
в общестроительных и специализированных инженерных процессах.

Одно из основных достоинств использования оптических пирометров: отсутствие воздействия измеряющего инструмента на температурное поле предмета излучения, поскольку в ходе производимого диагностирования не предусмотрен их прямой контакт друг с другом.

Типы и классификация

Можно вывести следующее подразделение оптических пирометров по нескольким признакам:

Диапазон измеряемых температур:

низкотемпературные (начиная с отрицательных температур тела излучения);

высокотемпературные (от +400°С и выше).

По способу исполнения:

мобильные (переносные) — хорошие подвижные качества такого инструмента дают возможность температурной оценки труднодоступных объектов;
стационарные – монументальное исполнение прибора позволяет использовать его для непрерывного контроля технологических процессов в отраслях крупной промышленности.

По способу отображения полученной информации:

текстово-цифровые с выводом измеряемых величин в градусах;
графические — со спектральным разложением выделенных различным цветом областей низких, средних и высоких температур.

Конструктивные особенности и основы использования

Ключевыми элементами любого бесконтактного термометра являются:

телескоп-преобразователь, в фокусной плоскости которого создается изображение обследуемого предмета; на этом же фокальном уровне находится ламповая нить из вольфрама. Две диафрагмы обеспечивают постоянство и предельность входных и выходных угловых показателей телескопической системы, а стеклянный красный световой фильтр монохроматизирует визуальный лучевой пучок, наблюдаемый оператором.
измерительное устройство: в стационарных инструментах общепромышленного назначения в этом качестве служит показывающий милливольтметр или миллиамперметр с проградуированной отсчетной шкалой. В образцовых пирометрических моделях повышенной точности измеряющим приспособлением выступает потенциометр, гарантирующий минимальную погрешность замеров.

источник питания (аккумуляторный элемент или батарейка).

Надёжность работы бесконтактных термометров оптического типа обуславливается стабильностью параметров эталонной лампы и точности показаний измеряющего устройства.

Накал нити зависит от силы протекающего по ней электротока, регулируемого реостатом. Наблюдатель через окуляр телескопа видит нить и совмещенное с ней изображение объекта излучения. Ток регулируется реостатом до тех пор, пока визуальная яркость эталонной нити не станет такой же, как яркость изображения тела: в этот момент нить, наложенная на изображение, исчезает.

Нижний предел измерений зависит от глаза человека и ограничен показателем яркости, слишком слабой для наблюдения, верхний является границей приемлемого для глаза значения яркости (примерно 1200-1300°С).

Наиболее популярные модели

ЭОП-66

Рассчитанный на измерение температурных показателей поверхностей тел в интервале +900…+10000°С, пирометр ЭОП-66 используется при проведении научных и лабораторно-исследовательских работ.

Эта модель оборудована телескопом, состоящим из объектива и окулярного микроскопа. Двухлинзовый объектив обладает расстоянием фокусировки 25,4 см, оптическое разрешение пирометра составляет 3:1. Конструкция прибора содержит три патронные лампы, которые в процессе работы поочередно вводятся в поле зрения оператора.

Пирометр оптический ЭОП-66 относится к приборам стационарного типа: его телескоп закрепляется на основании и имеет плавный ход в горизонтальной плоскости.

Кельвин ИКС 4-20

Компактные габаритные размеры 17х17х22 см и посадочное гнездо крепления объектива М12 делают возможным использование пирометра в качестве как мобильного, так и стационарного устройства. Заявленный производителем класс защиты корпуса IP65 (полная пыленепроницаемость и защита от сильных водяных струй) позволяют применять данную модель в сложных производственных и строительно-промышленных средах.

Этот бесконтактный термометр предпочтителен для использования в качестве инфракрасного детектора температурного значения поверхностей твёрдых и сыпучих объектов, а также расплавленных и текучих материалов различного рода бесконтактным методом.

Сферы применения: строительство, промышленность и производства, металлургия.

Купить оптический пирометр можно в приемлемой для любого бюджета ценовой категории, средняя стоимость такого прибора составляет 6000-30000 рублей.

Пирометр это любое устройство для измерения температуры, которое включает в себя датчик и преобразователь. Оптическая система собирает видимую и инфракрасную энергию от объекта и фокусирует её на детекторе. Детектор получает энергию фотонов от оптической системы и преобразует её в электрический сигнал, выводимый на дисплей или блок управления. Блок-схема инфракрасного пирометра показана на рис. 6. Инфракрасные термометры имеют различные конфигурации и конструкции. Основные отличия между пирометрами заключаются в оптике, электронике, технологии, размерах и типах корпуса. Однако, независимо от этого, способ обработки сигнала у всех одинаковый (т.е. он всегда начинается с инфракрасного сигнала и заканчивается выходным электронным сигналом температуры). Механизм работы показан на блок-схеме (см. рис. 7).

Рис. 7. Блок-схема инфракрасного пирометра

5.1 Оптическая система, защитные стекла, размер пятна и расстояние измерения

Детектор и оптическая система это основные компоненты пирометра. Следовательно, они должны быть тщательно выбраны, чтобы получить оптимальный компромисс, основанный на конфликтующих параметрах цены, точности, скорости реагирования и используемого диапазона температур.

Оптическая система и защитные стекла
Оптическая система в основном состоит из стекол, линз и фильтров. Система линз может быть использована для определенных диапазонов длин волн в зависимости от длин волн материала. Обычно, для фиксированного фокуса оптические приборы используют системы линз и зеркал, так как это является более простой задачей, чем регулировка фокуса посредством подвижных частей.

Характеристики (значения светопередачи) линз, фильтров и материалов стекла должны быть подобраны в соответствии со спектральной чувствительностью датчика. При высоких температурах обычно используется кварцевое стекло. При низких температурах (в диапазоне 8,14 мкм) необходимо применять специальные ИК пропускающие материалы (т.е., Ge и ZnSe).

С помощью фильтров свойства передачи могут быть изменены таким образом, что можно предотвратить попадание на детектор нежелательных волн с определенной длиной волны. Фильтры размещены в передней части детекторов.

Размер пятна и расстояние, на котором проводится измерение
Оптика пирометра передает образ части целевой области измеряемой поверхности на детектор. Также, следует учитывать расстояние между камерой и объектом. Размеры измеряемого объекта определяют необходимый размер пятна пирометра. Таким образом, размер цели должен быть больше, чем размер пятна. Отношение расстояния к размеру пятна есть размер измерительной точки на определенном расстоянии. Так же, зависимость расстояния от измерительного прибора до цели, а также отношение расстояния к диаметру пятна (D: S) есть оптическое разрешение. Лучше, что бы оптическое разрешение пирометра было меньше чем возможный размер цели. Во избежание ошибок измерений, размер пятна должен полностью заполнять объект, в противном случае датчик будет считывать температуры излучения от фона, влияющие на конечное значение измерения.

Методы нацеливания
Есть несколько методов корректировок, которые помогают определить область захвата цели пирометром. Вот некоторые из них:

Техника - "сквозь линзу": В этой технике, пользователь смотрит на объект аналогично тому, как он смотрит через камеру. В центре области просмотра отображается отметка, которая характеризует размер пятна, проецируемый на целевой объект. Так как пользователь находится в непосредственном контакте с излучением, внутри установлены фильтры для защиты глаз.

"Пилотный свет" / Лазерный указатель: Галогенная лампа, LED, или лазер могут использоваться как целеуказатели. Световой луч помогает пользователю нацелиться на измерительную область более быстро и точно, и, следовательно, в темноте измерение температуры может быть также проведено очень точно.

5.2 Детекторы

Детекторы играют жизненно важную роль в любом пирометре. Они являются приемниками излучения, которые преобразуют принятое инфракрасное излучение в электрические сигналы. Эти электрические сигналы преобразуются, передаются посредство электронной связи, а затем отображаются в виде значений температуры на дисплее.

Детекторы могут быть разделены на две категории: тепловые детекторы и квантовые детекторы.

Поведение тепловых детекторов схоже с поведением термопары. Когда фотоны взаимодействуют с чувствительным элементом в тепловом датчике, то температура этого элемента изменяется, что в вою очередь, меняет некоторые свойства детектора. Эти изменения анализируются и приравниваются к значениям напряжения, генерируемым в термопарах.

Квантовые детекторы работает по принципу фотоэлектрического эффекта. Они взаимодействуют непосредственно с попадающими на детектор фотонами. Такие детекторы также известны как фотодиоды.

Квантовые детекторы работают быстрее, чем тепловые. В основном они используются для систем визуализации и линейных сканеров. Исполнение этих детекторов сильно зависит от изменения температуры окружающей среды, соттветственно это влияние должно быть скомпенсировано для достижения высокой точности измерений.

5.3 Электроника

Функция электроники инфракрасного термометра заключается в усилении, регулировке, линеаризации и преобразования сигнала от детектора в электрический сигнал (мВ или мА), которое пропорционально температуре. Выходной сигнал пирометра может быть получен и обработан цифровыми и аналоговыми устройствами.

Аналоговые устройства
В портативных термометрах, измеренная температура (сигнал) отображается на ЖК-мониторе. Однако для бесконтактного измерения температуры также используется высокоточные светодиодные индикаторы. С индикацией измеряемой температуры пользователь может легко параметризовать подключенный цифровой пирометр без ПК.

Цифровые устройства
При подключении выходного сигнала пирометра к соответствующему программному обеспечению (с помощью компьютера) можно получить цифровой выход. Пирометр может общаться с ПК при помощи RS232 или RS485. RS 232 используется только на короткие расстояния, с электромагнитными помехами, влияющими на передачу. RS485 хорошо подходит для передачи на большие расстояния. Стандарт для ПК это RS232, поэтому используется преобразователь с RS485 в RS232.

Термографические исследования осуществляются посредством программного обеспечения, а также для онлайн отображения и записи быстрых термодинамических процессов с разнообразными инструментами для их последующего анализа. Удобная передача и управление данными от инфракрасного пирометра, а также последующий анализ данных поддерживают обработку результатов измерения. Вот некоторые из функций, доступных в программе:

Излучение цели: Может определить коэффициент излучения цели.
Выборка пиковых значений: Находит значение максимальной температуры цели из заданного количества хранимых температур в памяти датчика. После того, как пик температуры определяется, его значение будет передаваться постоянно, до момента появления нового пикового значения.
Порог отключения: Сравнительный пирометр показывает истинную температуру даже когда видна только часть цели. Пользователь может изменить это значение, поэтому, когда температура объекта будет ниже этого предела, пирометр прекратит измерение температуры.
Время отклика: Эта функция используется, для установки времени отклика пирометра. Значения регулируются от 20 мс до 10 секунд.
Запись: Эта опция обеспечивает регистрацию данных. Отображается температура и коэффициент излучения, измеренные пирометром с отображением временем и даты.
Расчет размера пятна: Эта опция рассчитывает размер пятна или фактического рабочего расстояния пирометра. Программное обеспечение дает возможность рассчитать размер пятна для реального рабочего расстояния, соответствующего фактическому рабочему расстоянию.
Аналоговая шкала: Пользователь может выбрать поддиапазон, помимо основного диапазона пирометра. Аналоговый выход будет автоматически подстраиваться под выбранный диапазон.
Смена типа датчика: Этот параметр отображает тип датчика пирометра и пользователь может выбирать между двухцветным и одноцветным датчиками и наоборот в пределах того же программного обеспечения.

5.4 Калибровка

Для достижения необходимого уровня точности, новые пирометры должны быть правильно откалиброваны. Первичная калибровка выполняется производителями. Но для наиболее качественных измерений требуется проводить также периодическую проверку. Есть три различных метода калибровки:

Способ 1
Имитатор черного тела, имеющий маленькое отверстие в полость, которая изотермически нагревается, может быть использован в качестве калибратора. Глубина этой полости должна быть, по крайней мере, в шесть раз длиннее, чем её диаметр, а температура этой полости контролируется регулятором температуры (с использованием термопары). Коэффициент излучения полости источника черного тела, как правило, 0,98 или выше, что делает их идеальными для точных задач калибровки.

Способ 2
Калибровочные вольфрамовые лампы накаливания обычно используются в качестве источников при более высоких температурах.

Способ 3
Последний вариант заключается в использовании опорного откалиброванного, точного пирометра. Далее необходимо отрегулировать калибруемый пирометр так, что бы его выходное значение совпадало с выходным значением образцового пирометра.

Пирометры (от греч. руr-огонь и metreo - измеряю).
При высокой температуре любое нагретое тело значительную долю тепловой энергии излучает в виде потока световых и тепловых лучей.

По мере повышения температуры цвет меняется: красный цвет переходит в желтый и белый, представляющий собой смесь излучений разной длины волны.

Наибольшей лучеиспускательной и лучепоглощающей способностью обладает так называемое абсолютно черное тело.

Реально существующие в природе тела не обладают свойствами абсолютно черного тела, но могут иметь близкие к нему свойства.
Например, лучеиспускательная способность графита в порошке составляет 95% по отношению к излучательной способности абсолютно черного тела.
Энергия излучения неравномерно распределяется между колебаниями с равной длиной волны.

Например, в солнечном свете значительную долю составляет ультрафиолетовое излучение с малой длиной волны.
Яркость излучения однозначно зависит от температуры, следовательно, измеряя яркость, можно определить температуру.

Существующие приборы для измерения температуры по интенсивности излучения градуируют по излучению искусственного абсолютно черного тела.

Особенностью пирометров излучения является то, что измерение температуры производится без непосредственного контакта прибора с объектом измерения, что позволяет контролировать температуру сильно нагретых тел, а также движущихся объектов.

Принцип действия оптического пирометра с исчезающей нитью основан на сравнении монохроматической яркости излучения накаленного тела с монохроматической яркостью излучения нити специальной пирометрической лампы накаливания.
Оптическая система пирометра представляет собой телескоп с объективом и окуляром.

Спектральная характеристика пропускания светофильтра подбирается с учетом спектральной чувствительности глаза так, чтобы при рассматривании объекта через светофильтр наибольшая видимая яркость соответствовала бы длине волны около 0,65 мкм.

В фокусе объектива находится вольфрамовая нить пирометрической лампочки. Нить лампочки питается от аккумулятора; ее накал можно регулировать вручную реостатом.

В поле зрения телескопа наблюдатель видит участок излучающей поверхности накаленного тела (объекта измерения) и на этом фоне – нить лампочки.

Если яркости нити и накаленного тела неодинаковы, нить будет видна более темной или более светлой, чем фон.

Регулируя накал нити реостатом, наблюдатель добивается равенства яркостей, при этом изображение нити сольется с фоном и станет неразличимо (нить "исчезнет"). В этот момент яркостная температура нити равна яркостной температуре объекта измерения.

Глаз весьма чувствителен к различению яркостей и момент "исчезновения" нити улавливается с достаточной уверенностью.

Показывающий прибор, включенный в цепь нити накаливания, градуируется по образцовому пирометру или по температурным лампам, в Т °С яркостной температуры.
Во избежание перегрева нити, ее температура не должна превышать 1500 °С, поэтому при измерениях в диапазоне более высоких температур перед лампой устанавливается поглощающий светофильтр, уменьшающий видимую яркость излучения объекта.

Диапазон измерения прибора может быть разбит на два поддиапазона, в этом случае пирометр имеет две шкалы.

Переход с одного диапазона на другой осуществляется введением или выведением поглощающего светофильтра.

Для питания оптического пирометра применяется сдвоенный щелочной аккумулятор. Сила тока в лампе регулируется реостатом.

Электроизмерительный показывающий прибор представляет собой дифференциальный амперметр с двумя рамками, который реагирует на изменение тока в цепи питания и напряжения на параметрической лампе.

Основная допустимая погрешность измерения яркостной температуры зависит от диапазона температур и составляет от 1 до 25% от верхнего предела используемой, шкалы прибора.

Существуют также оптические пирометры, в которых сличение яркостей нити и объекта производится не визуально, а фотоэлектрическим устройством, что позволяет автоматизировать измерение и повысить точность определения яркостной температуры.

Действие этих пирометров основано на том, что с изменением температуры меняется цвет накаленного тела.

При этом, если выделить в спектре излучения накаленного тела два монохроматических излучения с длинами волн и (соответствующих, например, красному и синему свету), то с изменением цвета будет меняться соотношение яркостей этих излучений.

Между объективом и фотоэлементом установлен вращающийся диск (обтюратор), в который вставлены два светофильтра – красный и синий.

Благодаря этому фотоэлемент попеременно освещается красным и синим светом и выдает поочередно импульсы тока, пропорциональные монохроматическим яркостям красного и синего излучений накаленного тела.

Эти импульсы усиливаются усилителем и преобразуются специальным электронным логарифмирующим устройством в постоянный ток, сила которого пропорциональна величине lnR, т.е. линейно зависит от обратной величины абсолютной температуры тела.

Выходной ток логарифмирующего устройства измеряется и регистрируется показывающим и регистрирующим магнитоэлектрическим гальванометром, шкала и диаграмма которого градуированы в град.

Прибор градуируется по абсолютно черному телу, поэтому его показания соответствуют истинной температуре абсолютно черного тела, а также "серых" тел.
Диапазон измерения пирометров от 1400 до 2500 °С.

Переход от одного поддиапазона к другому производится с помощью специальных добавочных светофильтров.

В отличие от пирометров с исчезающей нитью на показания цветового пирометра практически не влияют изменения коэффициента излучающей способности тела, обусловленные изменением его температуры, состояния поверхности, состава и другими причинами, а также не влияет ослабление излучения не вполне прозрачной атмосферой между объектом и датчиком.

Благодаря этому цветовой пирометр обеспечивает высокую точность измерения: основная погрешность при измерении температуры "серых" тел не превышает ±1% верхнего предела измерения для данного поддиапазона.

В отличие от оптических пирометров с исчезающей нитью и цветовых пирометров, в радиационных пирометрах используется тепловое действие полного излучения нагретого тела, включая как видимое, так и не видимое излучение.

В качестве чувствительного элемента в радиационных пирометрах используется термобатарея из нескольких миниатюрных последовательно соединенных термопар, рабочие спаи которых нагреваются излучением объекта измерения, фокусируемых с помощью оптической системы. Возникающая Т.Э.Д.С. измеряется с помощью милливольтметра или автоматического потенциометра, градуированного в градусах.
Радиационные пирометры градуируются по абсолютно черному телу и показывают так называемую "радиационную" температуру.

Положительной особенностью радиационных пирометров является то, что их можно применять также и для измерения невысоких температур, при которых объект измерения не дает видимого излучения.

В последнем случае термобатарея не нагревается, а охлаждается во время радиационного теплообмена между ней и объектом измерения.

В условиях, когда разница температур объекта измерения и окружающей среды невелика, необходимо тщательное термостатирование свободных концов термопар или всего корпуса телескопа пирометра.

В настоящее время радиационные пирометры применяются для измерения температур в диапазоне от -40 до 2500 °С.

Особенно удобно применение радиационных пирометров для бесконтактного измерения невысоких температур, при которых методы оптической и цветовой пирометрии неприемлемы, например, для измерения невысоких температур движущихся предметов.

Радиационные пирометры, как и цветовые, пригодны для непрерывного измерения и регистрации температуры, а также для применения в системах автоматического регулирования.

При измерении температуры тел, близких по излучающей способности к абсолютно черному телу, основная погрешность измерения не превышает 1% верхнего предела измерения.

Для обеспечения точности измерения радиационным пирометром необходимо, чтобы изображение объекта, создаваемое объективом на рабочих спаях термопар, полностью покрывало рабочие спаи.

Для большинства применяемых типов радиационных пирометров диаметр излучающей поверхности объекта должен быть не менее расстояния от объектива до излучающей поверхности.

Источником погрешностей измерения может быть также недостаточная прозрачность среды между телескопом и объектом измерения и загрязнение оптики телескопа.

Для защиты пирометров от случайных повреждений различными выбросами газов и раскаленных частиц, например, при измерении температуры в топках котлов применяют так называемые калильные трубки.

Бесконтактный инфракрасный (ИК) радиационный пирометр АКИП-9302 для промышленного и бытового применения.

За счет автоматического отключения питания через 6 с после замера (нажатия курка) обеспечивается продление ресурса батареи питания прибора.

Благодаря пистолетному типу корпуса, пирометр удобно располагается в руке и легко управляется оператором в процессе измерений.

Пирометр позволяет на ранней стадии диагностировать процессы перегрева частей и деталей оборудования, осуществлять непрерывный мониторинг разогрева наиболее нагруженных элементов ЭУ или ответственных технологических процессов.

В дополнение к режимам и возможностям обычного пирометра АКИП-9302 обладает двумя инновационными свойствами:

Функция eSmart – востребована пользователями со специфическими условиями измерений. Например, когда необходимо определить температуру поверхности объекта или среды с неизвестными физическими свойствами и характеристиками ИК эмиссии. Для этого к поверхности прикладывается зонд термопары К-типа и нажимается курок для замера Ик излучения. С помощью встроенной программы происходит уточнение значения реальной эмиссии, которое затем сохраняется в памяти прибора для последующих замеров.

Функция цветовой сигнализации CIS - (изменение цвета подсветки ЖК-индикатора в режиме допускового контроля) помимо звукового сигнала при выходе за пределы установленные пользователем (Hi / Low: верхний и нижний). Т.е. при активации данной функции выход за установленные пределы сигнализируется красным свечением дисплея (подсветкой).

Бесконтактное измерение температуры: -28 °С …+535 °С; Базовая погрешность: ± 2 % (отображение результата в °С/ °F); Изменяемый коэффициент: излучения 0,10 … 1,00; Оптическое разрешение 12:1; Встроенный канал измерения температуры с помощью термопары; Режим регистрации: МАКС/МИН/УСРЕД значений; Режим допускового сканирования температуры Hi/Low с акустической и визуальной сигнализацией; Функция блокировки измерительного триггера; 10 ячеек памяти; Лазерный целеуказатель (одноточечный, отключаемый); ЖК-дисплей (3 ½) с подсветкой, время отклика 500 мс; Функция удержания показаний, индикация разряда батареи; Автоматическое выключение питания; Компактный, удобный в эксплуатации.

ТЕМПЕРАТУРА (БЕСКОНТАКТНО)
Диапазон температур: -28 о С . +535 о С;
Разрешение: 0,1 о С;
Погрешность измерения:
± 2 оС (-20 . +100 о С),
± 2 % (100 . +535 о С);
Диапазон ИК волн: 5 . 14 мкм.

ТЕМПЕРАТУРА (КОНТАКТНО)
Диапазон температур: -200 о С . +1380 о С;
Разрешение: 0,1 о С;
Погрешность измерения: ± 1,5 % +1 о С;
Тип термопары К-типа.

ДИСПЛЕЙ
Тип индикатора жидкокристаллический;
Подсветка дисплея светодиодная;
Формат индикации 4 разряда.

ОБЩИЕ ДАННЫЕ
Оптическое разрешение (D:S) 12:1;
Коэффициент излучения: 0,10 . 1,0 (шаг 0,01);
Время установления: 500 мс;
Воспроизводимость: ±1% от показания (или ±1 о С);
Источник питания: 9 В типа "Крона", срок службы 15 ч;
Время автовыключения: 6 с;
Условия эксплуатации: 0 о С . 50 о С, относительная влажность не более 95 %;
Габаритные размеры: 150 х 133 х 45 мм;
Масса: 135 г.
Гарантия 1 год.

Читайте также: