Pyrometr

Pyrometr (z jiného řeckého πῦρ  „ oheň , teplo“ + μετρέω  „měřím“) je zařízení pro bezkontaktní měření tělesné teploty . Princip činnosti je založen na měření síly tepelného záření objektu, zejména v rozsahu infračerveného záření a viditelného světla .

Schůzka

Pyrometry se používají k dálkovému určování teploty objektů v průmyslu, každodenním životě, bydlení a komunálních službách , v podnicích, kde má velký význam regulace teploty v různých technologických fázích výroby (ocelářský průmysl, rafinace ropy). Pyrometry mohou sloužit jako prostředek bezpečného dálkového měření teploty žhavých předmětů, což je činí nepostradatelnými pro zajištění správného řízení v případech, kdy je fyzická interakce s ovládaným předmětem z důvodu vysokých teplot nemožná. Mohou být použity jako tepelné detektory (vylepšené modely) pro stanovení oblastí kritických teplot v různých průmyslových oblastech.

Historie

Jeden z prvních pyrometrů vynalezl Pieter van Muschenbroek . Zpočátku se tento termín používal ve vztahu k přístrojům určeným k vizuálnímu měření teploty podle jasu a barvy vysoce zahřátého (horkého) předmětu. V současné době je význam poněkud rozšířen, zejména některé typy pyrometrů (správnější je nazývat taková zařízení infračervené radiometry ) měří poměrně nízké teploty (0 ° C a ještě nižší).

Vývoj moderní pyrometrie a přenosných pyrometrů začal v polovině 60. let a pokračuje dodnes. Právě v této době byly učiněny nejdůležitější fyzikální objevy, které umožnily zahájit výrobu průmyslových pyrometrů s vysokými spotřebitelskými vlastnostmi a malými celkovými rozměry. První přenosný pyrometr byl vyvinut a vyroben americkou společností Wahl v roce 1967. Nový princip konstrukce srovnávacích paralel, kdy byl závěr o teplotě těla učiněn na základě údajů z infračerveného přijímače, který určuje množství tepelné energie emitované tělem , umožnil výrazně rozšířit hranice měření. teploty pevných a kapalných těles .

Klasifikace pyrometrů

Pyrometry lze rozdělit podle několika hlavních vlastností:

• Optické . Umožňují vám vizuálně určit zpravidla bez použití speciálních zařízení teplotu zahřátého tělesa porovnáním jeho barvy s barvou referenčního kovového vlákna zahřátého elektrickým proudem ve speciálních žárovkách .
• Záření . Teplota se odhaduje pomocí přepočteného ukazatele výkonu tepelného záření . Pokud pyrometr měří v širokém spektrálním pásmu záření , pak se takový pyrometr nazývá pyrometr totálního záření .
• Barva (jiné názvy: multispektrální, spektrální poměr ) - umožňují měřit teplotu objektu na základě výsledků porovnání jeho tepelného záření v různých částech spektra .

Teplotní rozsah

• Nízká teplota . Mají schopnost měřit teploty objektů s nízkou relativní teplotou v místnosti, například teploty chladniček.
• Vysoká teplota . Odhaduje se pouze teplota silně zahřátých těles, kdy určení "od oka" není možné. Obvykle mají výraznou chybu směrem k horní hranici měření zařízení.

Výkon

• Přenosný . Jsou vhodné pro provoz v podmínkách, kde je vyžadována požadovaná přesnost měření , s mobilitou např. pro měření teploty potrubních úseků na těžko dostupných místech. Obvykle jsou taková přenosná zařízení vybavena malým displejem, který zobrazuje grafické nebo textově-numerické informace.
• Stacionární . Jsou určeny pro přesnější měření teploty objektů. Používají se především ve velkých průmyslových podnicích pro nepřetržité sledování technologického procesu při výrobě tavených kovů a plastů.

Vizualizace veličin

• Textově-numerická metoda . Naměřená teplota je vyjádřena ve stupních na digitálním displeji. Po cestě můžete vidět další informace.
• Grafická metoda . Umožňuje vidět pozorovaný objekt ve spektrálním rozkladu oblastí nízkých, středních a vysokých teplot, zvýrazněných různými barvami.

Bez ohledu na klasifikaci lze pyrometry dodat s přídavnými zdroji napájení, stejně jako prostředky pro přenos informací a komunikaci s počítačem nebo specializovanými zařízeními (obvykle přes sběrnici RS-232 ).

Hlavní zdroje chyb v pyrometrech

Nejdůležitější vlastnosti pyrometru, které určují přesnost měření teploty, jsou optické rozlišení a nastavení emisivity předmětu [1] .

Někdy se optické rozlišení označuje jako index pozorování. Tento indikátor se vypočítá jako poměr průměru skvrny (kruhu) na povrchu, jehož záření zaznamenává pyrometr, ke vzdálenosti k objektu. Chcete-li vybrat správné zařízení, musíte znát rozsah jeho použití. Pokud je nutné provádět měření teploty z malé vzdálenosti, pak je lepší zvolit pyrometr s malým rozlišením, například 4:1. Pokud je třeba teplotu měřit ze vzdálenosti několika metrů, doporučuje se zvolit pyrometr s vyšším rozlišením, aby se do zorného pole nedostaly cizí předměty. Mnoho pyrometrů má laserové ukazovátko pro přesné zaměření.

Emisivita ε (emisivita, emisivita) - schopnost materiálu odrážet dopadající záření. Tento indikátor je důležitý při měření povrchové teploty infračerveným teploměrem (pyrometrem). Tento indikátor je definován jako poměr energie emitované daným povrchem při určité teplotě k energii záření zcela černého tělesa při stejné teplotě. Může nabývat hodnot od 0 do 1 [2] . Použití nesprávného emisního faktoru je jedním z hlavních zdrojů chyb měření u všech pyrometrických metod měření teploty. Emisivita je silně ovlivněna oxidací kovového povrchu. Pokud je tedy pro oxidovanou ocel koeficient přibližně 0,85, pak pro leštěnou ocel klesá na 0,75.

Aplikace

Tepelná energetika  - pro rychlou a přesnou regulaci teploty v oblastech, které nejsou přístupné nebo málo dostupné pro jiný typ měření.

Energetika  - řízení a požární bezpečnost, provoz zařízení (železniční doprava - regulace teploty nápravových skříní a kritických jednotek nákladních a osobních vozů).

Laboratorní studie - při provádění studií účinných látek v aktivních médiích, jakož i v případech, kdy kontaktní metoda narušuje čistotu experimentu (například tělo je tak malé, že při měření kontaktní metodou ztrácí významnou část tepla, nebo je prostě příliš křehká pro tento typ měření) . Používá se v kosmonautice (kontrola, experimenty)

Konstrukce  - pyrometry se používají ke stanovení tepelných ztrát v obytných a průmyslových objektech, na rozvodech vytápění , k efektivnímu vyhledávání trhlin v tepelně izolačním plášti .

Aplikace pro domácnost - měření tělesné teploty, jídla během vaření a mnoho dalšího.

Samostatnou velkou oblastí použití pyrosenzorů jsou pohybové senzory v systémech zabezpečení budov. Senzory reagují na změny infračerveného záření v místnosti.

Viz také

• Bolometr
• Teploměr
• Termočlánek
• Požární detektor plamene
• Termokamera

Poznámky

1. ↑ Výběr pyrometru. Optické rozlišení
2. ↑ Materiálové emisní faktory (typické hodnoty). . Získáno 16. dubna 2015. Archivováno z originálu 19. dubna 2015. (neurčitý)

Literatura

Knihy

• Lineweg F. Měření teplot v technologii. Adresář. - Moskva "Metalurgie", 1980
• Kriksunov L. Z.  Příručka o základech infračervené technologie. - M .: Sovětský rozhlas, 1978. - 400 s.
• Kremenchugsky L. S., Roitsina O. V. Detektory pyroelektrického záření. - Kyjev: Nauk. Dumka, 1979. - 381 s.
• Měření teploty. Adresář. - Kyjev: Naukova Dumka, 1989, 703 s.
• Ribot G. Optická pyrometrie, přel. z francouzštiny, M. - L., 1934
• Gordov A. N. Základy pyrometrie, 2. vyd., M., 1971.
• Sosnovsky A. G., Stolyarova N. I. Měření teplot. - M .: Výbor norem, měr a měřidel, 1970. - S. 257.
• Rantsevich VB Pyrometrie s cizími zdroji záření. - Minsk: Věda a technika.:, 1989, -104s..

Časopisy

• Belozerov A. F., Omelaev A. I., Filippov V. L. Moderní směry aplikace IR radiometrů a termokamer ve vědeckém výzkumu a technologii. // Optický časopis, 1998, č. 6, s.16.
• Skoblo V.S. O odhadu rozsahu působení termovizních systémů. // Novinky vysokých škol. Instrumentace. 2001. V.44, č. 1, s. 47.
• Zacharčenko V. A., Shmoylov A. V. Přijímač infračerveného záření // Instruments and Experimental Technique, 1979, č. 3, str.220.
• Ismailov M. M., Petrenko A. A., Astafiev A. A., Petrenko A. G. Infračervený radiometr pro stanovení tepelných profilů a indikaci teplotního rozdílu. // Přístroje a experimentální technika, 1994, č. 4, s.196.
• Mukhin Yu. D., Podyachev S. P., Tsukerman V. G., Chubakov P. A. Radiační pyrometry pro dálkové měření a řízení teploty RAPAN-1 a RAPAN-2 // Přístroje a experimentální technika, 1997, č. 5, s.161.
• Afanasiev A. V., Lebedev V. S., Orlov I. Ya., Khrulev A. E. Infračervený pyrometr pro sledování teploty materiálů ve vakuových instalacích // Instruments and Experimental Technique, 2001, č. 2, s. 155-158.
• Avdoshin E. S. Světlovodné infračervené radiometry (přehled) // Instruments and experimental technology, 1988, č. 2, s.5.
• Infračervený radiometr Avdoshin E.S. // Přístroje a experimentální technika, 1989, č. 4, s.189.
• Sidoryuk OE Pyrometrie za podmínek intenzivního záření pozadí. // Přístroje a experimentální technika, 1995, č. 4, s.201.
• Porev V. A. Televizní pyrometr // Nástroje a experimentální technika, 2002, č. 1, s.150.
• Shirobokov A. M., Shchupak Yu. A., Chuikin V. M. Zpracování termovizních snímků získaných multispektrální termokamerou Terma-2. // Novinky vysokých škol. Instrumentace. 2002. V.45, č. 2, s.17.
• Bukaty V. I., Perfilyev V. O. Automatizovaný barevný pyrometr pro měření vysokých teplot při laserovém ohřevu. // Přístroje a experimentální technika, 2001, č. 1, s.160.
• Chrzanowski K., Bielecki Z., Szulim M. Porovnání teplotního rozlišení jednopásmových, dvoupásmových a vícepásmových infračervených systémů // Applied Optics. 1999 sv. 38 č. 13. Str. 2820.
• Chrzanowski K., Szulim M. Chyba měření teploty s vícepásmovými infračervenými systémy // Applied Optics. 1999 sv. 38 č. 10. Str. 1998.

Odkazy

• GOST 28243-96 Pyrometry. Obecné specifikace Archivovány 4. března 2016 na Wayback Machine .