Безконтактний інфрачервоний пірометр: застосування на виробництві

Що вимірює пірометр?

Пірометр – це прилад, який визначає температуру поверхні шляхом вимірювання теплового випромінювання. Зазвичай він використовується в ситуаціях, коли неможливо торкнутися вимірюваної поверхні через те, що вона рухається, або тому, що це було б небезпечно. Поширені різновиди включають інфрачервоний пірометр і оптичний пірометр.

Інфрачервоні пірометри використовують інфрачервоне та видиме світло, що випромінює об’єкт, щоб нагріти термопару, пристрій, який створює електричний струм, який живить датчик температури. Фокусна відстань – точка, де пристрій має мінімальний розмір точки зчитування, і поле зору – кут, під яким працює оптика пірометра, дуже важливі для правильної роботи інфрачервоного пірометра. Прилад визначає середню температуру для поверхні, яку він вимірює, тому, якщо вимірюваний об’єкт не заповнює поле зору пірометра, виникне помилка вимірювання.

Точні вимірювання також вимагають правильного оцінювання випромінювальної здатності поверхні. Інфрачервоне світло, що надходить від поверхні, насправді є сумою трьох факторів:

1. Відбивна здатність – частка випромінювання, що надходить з іншого місця та відбивається від вимірюваної поверхні.
2. Пропускна здатність – частка випромінювання, що надходить із-за вимірюваного об’єкта та проходить через нього.
3. Коефіцієнт випромінювання – частка інфрачервоного випромінювання, яке фактично випромінюється від вимірюваної поверхні.

Ці три значення коливаються від нуля до одиниці, а разом вони становлять одиницю. Інфрачервоні пірометри працюють найкраще, якщо коефіцієнт випромінювання близький до одиниці. Такі пристрої досить важко відкалібрувати для відбиваючих металів і прозорих поверхонь із коефіцієнтом випромінювання 0,2 або нижче.

Пірометри – це прилади для вимірювання температури, які використовуються для визначення температури об'єкта та електромагнітного випромінювання, що випромінюється від об'єкта. Вони доступні в різних спектральних діапазонах. Залежно від спектрального діапазону пірометри поділяються на 1-кольорові, 2-кольорові пірометри та високошвидкісні пірометри.

Основний принцип роботи пірометра полягає в тому, що він вимірює температуру об’єкта, відчуваючи тепло/випромінювання, що випромінюється від об’єкта, без контакту з об’єктом. Він фіксує рівень температури залежно від інтенсивності випромінювання. Пірометр складається з двох основних компонентів, таких як оптична система та детектори, які використовуються для вимірювання температури поверхні об’єкта.

Коли береться будь-який об’єкт, температуру поверхні якого необхідно виміряти за допомогою пірометра, оптична система фіксує енергію, що випромінюється від об’єкта. Потім випромінювання направляється на детектор, який дуже чутливий до хвиль випромінювання. Вихід детектора відноситься до рівня температури об'єкта внаслідок випромінювання. Зверніть увагу, що температура детектора, аналізованого за допомогою рівня випромінювання, прямо пропорційна температурі об'єкта.

Радіація, що випромінюється від кожного цільового об'єкта з його фактичною температурою, перевищує абсолютну температуру (-273,15 градусів за Цельсієм). Це випромінювання називається інфрачервоним, яке знаходиться вище видимого червоного світла в електромагнітному спектрі. Випромінювана енергія використовується для визначення температури об'єкта і перетворюється в електричні сигнали за допомогою детектора.

Правила користування безконтактним термометром?

Інфрачервоні термометри чудово підходять для перевірки температури поверхні, однак вони не вимірюють внутрішню температуру об’єкта. Інфрачервоні термометри дуже швидкі, зазвичай видають показники за секунди, які потрібні процесору термометра для виконання обчислень. Їхня швидкість і відносна легкість у використанні зробили безконтактні інфрачервоні термометри безцінними інструментами безпеки в громадському харчуванні, виробництві, вентиляції та кондиціонуванні, асфальтобетонній промисловості, в лабораторіях та незліченній кількості інших промислових застосувань.

Як і видиме світло, інфрачервона енергія може фокусуватися, відбиватися та поглинатися. Ручні безконтактні термометри використовують лінзи для фокусування інфрачервоної енергії від об’єкта на датчик, який її вимірює, як правило, на термобатарею. Датчик поглинає інфрачервоне випромінювання та перетворює його на електричний сигнал, причому більш інтенсивне випромінювання створює сильніший сигнал. Інфрачервоний термометр обробляє цей сигнал, щоб надати показання температури.

Безконтактні термометри можуть бути дуже корисними, якщо їх правильно застосовувати та використовувати в правильних програмах. Однак перш ніж ви зможете розвинути впевненість у їхній здатності забезпечувати швидку температуру, вам потрібно зрозуміти їхні обмеження:

• Інфрачервоні термометри вимірюють лише температуру поверхні, а не внутрішню температуру їжі чи інших матеріалів. Безконтактний термометр не є альтернативою, якщо необхідне вимірювання внутрішньої температури продуктів.
• Потрібні коригування коефіцієнту випромінювання залежно від вимірюваної поверхні. Коефіцієнт випромінювання є мірою ефективності інфрачервоної енергії, і вимірювання виражається в діапазоні від 0 до 1. Загалом блискучі поверхні мають нижчий коефіцієнт випромінювання, ніж інші поверхні. Важливо розуміти коефіцієнт випромінювання, особливо якщо ви будете проводити вимірювання з блискучими або відбиваючими поверхнями.
• На результати вимірювання може впливати температура повітря, волога, пил, туман, дим або інші частинки у повітрі.
• Безконтактний термометр чутливий різких змін температури навколишнього середовища.
• Сильні радіочастотні (РЧ) перешкоди можуть вплинути на вимірювання температури в інфрачервоному діапазоні.
• Брудна або пошкоджена лінза безконтактного термометра може перешкоджати його здатності фокусувати інфрачервоне випромінювання.

Застосування на виробництві

Інфрачервоні пірометри полегшують вимірювання рухомих частин. Замість того, щоб оцінювати, чи безпечно працювати на обладнані, температуру обладнання можна визначити під час їх роботи. Немає ризику забруднення та механічного впливу на поверхню предмета. Вимірювання температури без переривання процесу може бути важливим у деяких випадках, і в таких випадках ІЧ-термометри кращий вибір.

Перед вибором пірометра важливо врахувати низку факторів. Багато елементів впливають на вибір відповідного приладу для вимірювання температури для певного застосування. Фізичні фактори включають:

1. Цільовий температурний діапазон.
2. Цільовий процес або матеріал, що будуть тестуватися.
3. Необхідні габарити пристрою.
4. Цільова відстань вимірювання.
5. Температура навколишнього середовища.

Інфрачервоні пірометри ідеально підходять для вимірювання температури, яку потрібно вимірювати на відстані. Вони забезпечують точні результати вимірювання без необхідності торкатися об’єкта, який ви досліджуєте (і навіть якщо ваш об’єкт рухається).

Це ідеальний варіант, коли ви не можете вставити зонд у вимірюваний об’єкт, якщо поверхня недоступна або якщо вам потрібно триматися на відстані через високу температуру. Ви можете використовувати інфрачервоний термометр для вимірювання об’єктів, які:

• Тендітні або крихкі (комп’ютерні мікросхеми, чіпи тощо)
• Небезпечні для здоров’я працівника (шестерні, розплавлений метал, доменні печі, парові котли, газотурбінні двигуни)
• Непроникні (заморожені продукти)
• Сприйнятливі до забруднення (харчові продукти, фізіологічні розчини)
• Рухливі об’єкти (конвеєрна стрічка, живі організми)
• Об’єкт знаходиться поза досяжністю (повітроводи кондиціонера, барабанні перетинки)

Особливості використання

Сервісний центр SIMVOLT отримує багато запитань від користувачів про те, що пірометри повідомляють про інші значення температури, ніж напередодні. Хоча інше значення температури може бути результатом ряду різних факторів, є 3 основні кроки для усунення несправностей, які застосовуються до більшості програм пірометра. Якщо ви помітили різницю в показаннях температури на своїх пірометрах, найкраще спочатку перевірити ці 3 речі, щоб побачити, чи це вирішить проблему. А ще краще, якщо ці три кроки ви включите в процедури технічного обслуговування, чим продовжити термін служби та точність вашого пірометра.

1. Переконайтеся, що пірометр не перегрітий. Як і будь-який електронний пристрій, пірометр не може належним чином працювати за певної температури. Більшість виробників рекомендує працювати при температурі до 60 °C. При вищій температурі навколишнього середовища друковані плати всередині пірометра починають не правильно працювати. Пірометри, піддані впливу температури навколишнього середовища вище цієї межі, почнуть відхилятися від калібрування та можуть спричинити помилки в зчитуванні температури. Зберігання пірометрів при низькій температурі може продовжити термін служби пірометра та зменшити інтервали між калібруваннями.
2. Переконайтеся, що лінза пірометра чиста. Як і окуляри, пірометр працює найкраще, коли лінза чиста. Забруднені лінзи окулярів призведуть до того, що зображення буде розмитим або нечітким. Подібним чином брудна лінза пірометра призведе до нечітких показань температури. Брудна лінза пірометра блокує доступ інфрачервоної енергії до пірометра, що призводить до зниження виміряної температури. Для точного вимірювання температури важливо перевірити лінзу пірометра та очистити її, якщо на лінзі є бруд, сміття, пил, жир тощо. Подібним чином, якщо ви дивитеся на ціль через вікно, ви хочете переконатися, що вікно також чисте, оскільки це матиме той самий ефект, що й брудна лінза. Очистити лінзу пірометра досить просто: візьміть м’яку тканину і протріть її будь-яким спиртовмісним засобом.
3. Перевірте вирівнювання пірометра. Хоча це може бути простим кроком, який можна не помітити, завжди важливо переконатися, що пірометр націлений на вашу ціль. Пірометр можна випадково перемістити, неправильно відрегулювати або перевстановити, тому завжди рекомендується перевіряти центрування. Пірометр – це оптичний прилад, тому він може бачити лише те, що знаходиться в його полі зору. Якщо ви бачите фізичну перешкоду між пірометром і ціллю, ви можете бути впевнені, що пірометр також побачить це, якщо вона опиниться в його полі зору.