Пирометр – это прибор для бесконтактного измерения температуры объектов. Основное его применение связано с отраслями, где важно измерение высоких температур, например, в металлургии, стеклоделии и пиролизе. Они позволяют наблюдать температурные изменения в реальном времени, минимизируя риск для оператора и обеспечивая высокую точность замеров.
История данных агрегатов началась в конце 19-го века, когда были предприняты первые попытки измерения температуры без контакта с объектом. Одним из первых был оптический пирометр, изобретенный в 1892 году. В 20-ом веке были разработаны радиационные модели, обладающие способностью измерять тепловое излучение объектов. Со временем технологии измерений развивались, что привело к созданию современных инфракрасных пирометров с цифровой обработкой данных, большим диапазоном измеряемых температур и возможностью интеграции с промышленными системами управления.
Принципы работы пирометров
Модели работают на основе двух основных технологий:
- Оптические пирометры измеряют яркость видимого света, испускаемого нагретым объектом, и преобразуют ее в значения температуры, используя известные модели излучения.
- Инфракрасные пирометры, или тепловизоры, фиксируют инфракрасное излучение объектов, на основе которого, с учетом излучательной способности материала, рассчитывается температура.
Как пирометры измеряют температуру без контакта с объектом
Прибор фокусирует излучение с измеряемого объекта на свой детектор. Детектор преобразует собранное излучение в электрический сигнал. Алгоритмы прибора интерпретируют сигнал в соответствие с предварительной калибровкой и свойствами излучения объекта. Полученное значение температуры отображается на экране для использования оператором.
Типы пирометров
Разбор различий между устройствами
Модели делятся на три основных типа, в зависимости от метода и области измерения:
- Спотовые (точечные) пирометры: измеряют температуру в одной точке, направлены на конкретный участок объекта и обеспечивают высокую точность замеров.
- Сканирующие (линейные) пирометры: сканируют линию на поверхности объекта и предоставляют температурный профиль вдоль неё, подходят для визуализации распределения температуры вдоль объектов, таких как ленточные станы.
- Термографические (облачные) пирометры: создают двумерное термографическое изображение, что позволяет анализировать температурное поле на большой площади поверхности, используются для полного контроля температуры обширных участков.
Специфика применения каждого типа
Каждый тип имеет свои ниши применения в зависимости от задач и условий измерений:
- Спотовые пирометры: предпочтительны там, где требуется замер температуры малых объектов или точечных участков, например, сварочных швов, вала крупного двигателя или электронных компонентов.
- Сканирующие пирометры: ориентированы на процессы с движущимися объектами, такие как непрерывное литье металла или производство стекла, где важно отслеживать ряд точек на одном уровне.
- Термографические пирометры: применяются для диагностики теплоизоляционных покрытий, поиска участков перегрева в электротехническом оборудовании или контроля гомогенности температурного поля в химических реакторах.
Технические характеристики пирометров
Технические характеристики влияют на их применимость в различных условиях эксплуатации. Вот четыре основных параметра, определяющих работу прибора:
- Диапазон измерений: обозначает пределы температур, которые способен измерять прибор. Например, -50°C до +3000°C.
- Точность: указывает на максимальное отклонение показаний пирометра от реальной температуры, часто выражается в процентах или в градусах. Например, ±1% от измеряемой температуры.
- Разрешение: минимальное изменение температуры, которое может распознать прибор. Обычно измеряется в десятках мК (милликельвинов).
- Время отклика: продолжительность времени, требуемая пирометру для регистрации изменения температуры, измеряется в миллисекундах или секундах.
Важность оптического разрешения и поля зрения
Оптическое разрешение, определяющее соотношение расстояния от пирометра до объекта к размеру самого измеряемого объекта (D:S), и поле зрения, которое описывает угол зоны обзора и размер измеряемой области на определенном расстоянии, являются критически важными характеристиками для точности измерений:
- Высокое оптическое разрешение позволяет измерять температуру более мелких объектов без потери точности.
- Поле зрения должно быть адекватным для размеров измеряемой области, обеспечивая точность измерений без влияния окружающей среды.
Применение пирометров
Сферы использования
Пирометры находят применение в многочисленных отраслях благодаря своей способности быстро и точно измерять температуру на расстоянии:
- В промышленном производстве, особенно при работе с высокими температурами и необходимостью контролировать температурный режим.
- В металлургии для наблюдения за температурой расплавов и ковки.
- В химической промышленности для контроля температуры реакционных сосудов и предотвращения перегрева.
- В исследовательских лабораториях для изучения термических процессов и физических свойств материалов при разных температурах.
Конкретные примеры задач, в которых необходимы пирометры
Примеры включают следующие задачи, где приборы являются ключевыми инструментами:
- Мониторинг температуры стали в электропечах для определения оптимального времени выдержки и температуры заливки.
- Слежение за температурой в регенеративных печах для оптимизации горения и снижения энергопотребления.
- Измерение температуры в процессах пластмассового литья для обеспечения качества и повторяемости изготавливаемых изделий.
- Использование в качестве контрольного инструмента при термообработке продуктов питания для соблюдения санитарных стандартов.
- Точное измерение температуры элементов полупроводников для обеспечения правильной калибровки и функционирования электронных устройств.
Установка и настройка
Шаги для правильной настройки и установки приборов
Для достижения максимальной точности и эффективности работы пирометров важно соблюдать следующие шаги при их установке и настройке:
- Выбор подходящего типа пирометра, учитывая специфику измерений и температурный диапазон рабочей среды.
- Ознакомление с инструкцией производителя, чтобы понять требования к монтажу и эксплуатации устройства.
- Установка пирометра на безопасное расстояние от объекта измерения, обеспечивающее оптимальное оптическое разрешение и угол зрения.
- Подключение к питанию с учетом номинальных напряжений и токов, указанных в технических характеристиках.
- Настройка эмиссивности согласно материалу объекта измерения для улучшения точности измерений температуры.
- Калибровка прибора перед применением, с использованием эталонных источников температуры при возможности.
- Тестирование работы пирометра на разных температурных режимах для подтверждения стабильности показаний.
Советы по выбору наилучшей локации для монтажа
Рекомендуемые товары
Артикул: 066-0717
Пирометр OPTRIS MS
Бренд*:
Optris
Габаритные размеры (мм):
190х38х45
Наименование:
Пирометр инфракрасный
Эффективность сильно зависит от его положения относительно объекта измерения, поэтому важно учитывать следующие аспекты при выборе места для монтажа:
- Избегать прямого воздействия высоких температур, вибрации и загрязнений, которые могут повлиять на точность измерений.
- Определить область с хорошей видимостью объекта измерения, минимизируя влияние фоновых источников излучения.
- Выбирать место с учетом легкости доступа для обслуживания и калибровки пирометра.
- Учитывать требования к электромагнитной совместимости, чтобы избежать помех от другого оборудования.
- Соблюдать безопасное расстояние от движущихся частей механизмов и потоков производственной среды.
Руководство по эксплуатации пирометров
Основные правила и рекомендации по использованию пирометров
Чтобы обеспечить точность и продлить срок службы, следуйте этим основным правилам и рекомендациям:
- Внимательно изучите техническую документацию перед первым использованием.
- Обеспечьте чистоту оптики пирометра, регулярно протирая её специальными средствами.
- Настройте эмиссионный коэффициент в соответствии с материалом целевой поверхности.
- Используйте пирометр в пределах установленного температурного диапазона.
- Избегайте резких изменений температуры окружающей среды, чтобы предотвратить тепловой шок оборудования.
- Проверяйте калибровку пирометра регулярно, особенно если прибор подвергается экстремальным условиям эксплуатации.
- Защищайте прибор от ударов, вибраций, и защищайте его от попадания воды и загрязнений.
- Не пытайтесь самостоятельно ремонтировать или разбирать прибор. В случае неисправности обращайтесь в сервисный центр.
Общие ошибки при работе с пирометрами и как их избежать
Не направляйте пирометр на зеркальные или блестящие поверхности без соответствующего настройки эмиссионного коэффициента, иначе показания будут неверными. Избегайте измерения через стекло или другие прозрачные материалы, поскольку они могут искажать результаты измерения. Не пренебрегайте регулярной калибровкой, так как без это показания со временем могут стать менее точными. Не используйте пирометр в условиях, превышающих допустимые пределы влажности и температуры, что может привести к его повреждению. Не забывайте про необходимость регулировки пирометра при изменении расстояния до объекта измерения для обеспечения точных показаний. Не игнорируйте предупреждения оборудования о низком заряде батареи или других ошибках системы.
Техническое обслуживание и калибровка пирометров
Важность регулярной калибровки и обслуживания для сохранения точности измерений
Чтобы обеспечить достоверность показаний температуры, необходимо выполнять систематическую калибровку и техническое обслуживание пирометров. Регулярная калибровка помогает выявить и скорректировать отклонения в показаниях, которые могут возникать из-за долговременной эксплуатации, физических изменений в элементах детектора или оптики, и изменений в электронике прибора. Техническое обслуживание включает проверки и чистку оптических компонентов, а также аппаратуры, чтобы исключить факторы, влияющие на точность и стабильность работы.
Процедуры для обеспечения надежной и стабильной работы пирометров
Следуйте этим рекомендациям для того, чтобы ваш прибор оставался надёжным и точно измерял температуры:
- Выполняйте визуальный осмотр на предмет повреждений или износа.
- Очищайте оптические элементы с помощью мягкой ткани и специальных неагрессивных растворителей.
- Проверяйте целостность и стабильность креплений и монтажа оборудования.
- Проводите калибровку в соответствии с процедурами, рекомендованными производителем, или в сертифицированных калибровочных центрах.
- По возможности используйте стандартные эталонные источники температуры для сличения показаний прибора.
- Задокументируйте все процедуры калибровки и обслуживания для последующего анализа работы оборудования.
- Обновляйте программное обеспечение пирометра до последних версий, если это предусмотрено производителем.
Соблюдение этих процедур гарантирует, что пирометр будет функционировать эффективно и предоставлять точные измерения температур, необходимые для вашего процесса.
Безопасность работы с пирометрами
Меры безопасности при работе в условиях высоких температур
Ключевые аспекты безопасного использования пирометров в условиях высоких температур включают:
- Использование защитной одежды: надевайте огнестойкую одежду, перчатки и обувь, а также защитные очки или лицевой щиток для защиты от тепла и света от раскаленных объектов.
- Соблюдение безопасной дистанции: оставайтесь на безопасном расстоянии от горячих объектов, используя пирометры с соответствующим расстоянием измерения (D:S).
- Предупреждение огневых рисков: имейте под рукой огнетушитель или системы пожаротушения, особенно в зонах с возможным накоплением горючих материалов.
- Проветривание помещений: обеспечьте достаточный воздухообмен в пространствах, где производятся измерения, для предотвращения перегрева оборудования и избыточного накопления тепла.
- Ограничение времени измерений: проводите измерения в минимально необходимые промежутки времени, чтобы снизить риск перегрева и возможное влияние на оператора.
- Регулярная проверка: осуществляйте технический осмотр и калибровку приборов для того, чтобы избежать неполадок во время эксплуатации в критичных условиях.
- Обучение персонала: проводите инструктажи и обучение работников, которые будут использовать пирометры, по вопросам безопасности и правильному использованию оборудования.
Работа с пирометрами в окружении высоких температур требует строгого соблюдения мер безопасности и ответственного подхода к процессу измерения.
Будущее температурных измерений: инновации в пирометрии
Обзор новых технологий и исследований в области бесконтактных температурных измерений
В последние годы область бесконтактных температурных измерений испытывает значительный технологический прогресс, основанный на инновациях и передовых исследованиях. Следующие разработки и технологии обозначают перспективные направления для улучшения пирометрии:
- Улучшенная калибровка: разрабатываются новые методики калибровки, которые повышают точность измерений, сокращая влияние факторов окружающей среды и свойств измеряемого объекта.
- Мультиспектральный подход: ведутся работы над мультиспектральными пирометрами, способными одновременно собирать данные с нескольких длин волн, обеспечивая более точные измерения.
- Интеграция с искусственным интеллектом: ИИ используется для анализа данных, получаемых от пирометров, что позволяет автоматизировать процесс измерения и улучшать его надежность.
- Миниатюризация и портативность: разрабатываются более маленькие и энергоэффективные устройства, что делает пирометрию доступной для использования в новых сферах и устройствах.
- Гибридные системы: ширится применение комбинированных систем, сочетающих пирометрию с другими видами датчиков, например, с термопарами или инфракрасными камерами для повышения точности измерений.
- Усовершенствование технологий охлаждения: для повышения стабильности измерений и возможности работы в суровых условиях, улучшаются технологии охлаждения приборов.
Эти и другие направления исследований и разработок способствуют тому, что бесконтактные температурные измерения становятся более точными, надежными и универсальными. В будущем можно ожидать дальнейшего расширения возможностей и сфер применения пирометрии.
Специалисты Строймашсервис-Мск
Материал подготовили сотрудники smsm.ru, имеющие практический опыт работы более 25 лет со строительным оборудованием и инструментами как российского производства, так и иностранного.
