Как устроен и работает пирометр

Как устроен и работает пирометр

что такое пирометр

Пирометры — это портативные цифровые приборы, которые были впервые разработаны в 1967 году компанией Wahl для дистанционного измерения температуры поверхностей. Цифровые термометры востребованы в ремонте и строительных работах, приборостроении, медицине, машиностроении и автоиндустрии.

Для строителей, радиолюбителей, инженеров-электронщиков и энтузиастов DIY, работающих с электроникой, они стали востребованными инструментами, которые помогают выявлять температурные параметры разных компонентов, деталей или поверхностей. Рассказываем, что такое инфракрасный пирометр, для чего нужен и как он устроен.

Время чтения: 11 минут

Выпускается немало моделей пирометров, но все они в чём-то похожи.

пирометры для измерения температуры бесконтактным методом
Модели пирометров

Как устроен ИК-пирометр

Пирометр (инфракрасный или бесконтактный термометр) — это прибор для замера температуры на расстоянии, работающий бесконтактно. Его действие базируется на улавливании ИК-излучения, излучаемого всеми видами объектов с разной интенсивностью, напрямую зависящей от степени нагрева. Эти устройства сегодня применяют во множестве отраслей благодаря удобной способности точно снимать температурные показатели с разных объектов бесконтактным способом.

как устроен пирометр
Принципиальная схема ИК-пирометра

Его компоненты:

  • Оптическая система. Она состоит из линз и зеркал, собирающих ИК-излучение с измеряемой поверхности, и фокусирующих его на детекторе.
  • Детектор. Это элемент, преобразующий его в электросигнал. Его собирают из разных материалов: в составе часто встречаются чувствительные платиновые проволоки или полупроводники.
  • Электроника обработки сигнала. Полученный сигнал обрабатывается электронным блоком. Здесь проводятся расчёты, чтобы получить температуру объекта, основываясь на его излучающих ИК-волны способностях.
  • Дисплей. Результат отображается на встроенном дисплее, что делает использование устройства лёгким даже для неспециалистов.

Все они различаются по характеристикам, в числе которых диапазон, точность, а также дополнительные функции. Выбор модели зависит от задач, которые требуется решать.

Где применяют инфракрасные пирометры

Благодаря способности бесконтактного измерения, приборы встречаются в разных отраслях производства, науки, промышленности, исследований и быта. Удобство, объединённое с точностью, сделали их подходящим инструментом для множества задач. Вот популярные сферы применения:

  • Промышленность. Здесь они играют ключевую роль, где их применяют для анализа температуры на разных участках производства, включая металлургию, химическую, пищевую, стеклодувную и керамическую промышленность. Например, пирометры для измерения температуры металла нужны для термоконтроля изделий на разных этапах металлообработки.
  • Электроэнергетика. Необходимы для мониторинга температуры электрических компонентов или оборудования под напряжением, таких как трансформаторы, провода, электронные устройства. Они помогают выявить потенциальные проблемы, предотвратить перегрев оборудования.
  • Строительство или ремонт. В строительной индустрии используются для термического контроля материалов, таких как бетон, асфальт, кирпич, каркасные панели. Это помогает контролировать процессы, связанные с теплопроводностью материалов, поддерживать качество строительных работ на уровне.
  • Автомобильная индустрия. В автосервисе применяются для диагностики или проверки температуры различных компонентов автомобиля, включая двигатель, тормозные системы, охлаждение, кондиционирование или отопление салона. Ещё их используют в гоночных соревнованиях для термоконтроля шин, тормозных дисков.
  • Медицина. Незаменимы в больницах или медицинских кабинетах, помогают измерять температуру человеческого тела без контакта с пациентом. Это важно в условиях медицинских учреждений, где необходимо быстро и безопасно узнать этот физиологический показатель человека. Популярны и в ветеринарии.
  • Электроника. Инженеры или техники используют их в электронной индустрии, чтобы знать температуру компонентов на печатных платах, внутренних частей электронных устройств. Это помогает выявить неисправности, способные вызывать перегрев и повреждение электроники.
  • Сельское хозяйство. В этой сфере они помогают контролировать температуру почвы и растений. На основе их показаний рассчитывается оптимальное время для полива, что увеличивает урожайности.

ИК-пирометры дают пользователям возможность быстро замерять температуру без контактирования с объектом. Это сделало их важным инструментом для множества отраслей или профессиональных областей.

Принцип работы

В основе функционирования прибора лежат принципы теплового излучения. Согласно закону Макса Карла Эрнста Людвига Планка, тело излучает тепло пропорционально его температуре. Таким образом, измеряя ИК-излучение объекта, удастся вычислить его температуру. Нужно отметить, что каждый объект имеет свой коэффициент эмиссии, который определяет, какую часть он излучает при определённой температуре. Этот коэффициент учитывается при расчёте.

Теперь подробнее разберёмся, как работает пирометр, с учётом этих знаний:

  1. Все объекты в мире излучают в ИК-диапазоне, видимое только для специальных приборов. Чем они горячее, тем больше излучают.
  2. При активации пирометр посылает луч к объекту, которого мы хотим измерить.
  3. Когда луч попадает на горячую поверхность, то интенсивность излучения возрастает, а прибор это замечает. Если объект холоднее, то интенсивность снижается.
  4. Детектор прибора замечает, сколько ИК-света излучает объект, затем его электроника проводит математические вычисления

В действительности у современного пирометра принцип действия прост, и оператору несложно им воспользоваться. Например, если нужно узнать температуру чашки горячего чая, не прикасаясь к ней, то достаточно взять пирометр, направить его луч на чашку, и прибор её покажет.

Важно помнить, что пирометр — прибор для измерения температурных параметров на поверхности объекта, а не внутри него. Он очень полезен во многих сферах, где нужно быстро и точно измерить термические характеристики, избегая прямого контакта с объектом.

Как правильно пользоваться пирометром

Когда мы разобрались, как устроен пирометр и как работает, попробуем применять знания на практике. За основу мы возьмём модель Benetech GT950.

пирометры для измерения температуры бесконтактным методом купить
Цифровой пирометр с дисплеем Benetech GT950

Пользоваться им просто:

  1. Подготовка прибора: Убедитесь, что батарейки в приборе заряжены или установлены новые, чтобы обеспечить корректное функционирование. Включите его, нажав кнопку питания. Она находится на корпусе.
  2. Установка единиц измерения: Многие модели позволяют выбирать между градусами Цельсия (°C) или Фаренгейта (°F). Если это необходимо, установите желаемую единицу с помощью кнопки настройки.
  3. Наведение на объект: Наведите оптическую часть (окно с лазерной мишенью) на поверхность анализируемого объекта. Лазер поможет вам точно прицелиться.
  4. Измерение: Нажмите кнопку в виде спусковой скобы, которая находится на лицевой панели. В момент нажатия, пирометр начнёт излучать ИК-лазерный луч на объект, считывая излучение.
  5. Чтение результата: Результат будет отображаться на экране прибора. Это может быть число с указанием единиц (например, «35.7°C» или «96.5°F»). Таким образом, вы увидите текущую температуру измеряемой поверхности.
  6. Завершение работы: Если необходимо провести несколько замеров, просто направьте прибор на новый объект, затем повторите процедуру.
  7. Выключение прибора: После завершения работы выключите пирометр, чтобы экономить заряд встроенного аккумулятора или батарей. Также в нём предусмотрено автоотключение — если долго не использовать прибор, он отключится самостоятельно.

Этот ИК-прибор значительно упростил задачу термоконтроля во многих сферах. Именно с ним проверка температуры стала быстрым, безопасным и удобным процессом, особенно измерения горячих или труднодоступных объектов.

Полезные советы

Работа с измерителем будет лёгкой и точной при соблюдении ряда советов. Вот некоторые рекомендации по использованию:

  • Убедитесь, что батарея заряжена или замените её перед использованием.
  • При измерении выбирайте наиболее репрезентативную область поверхности объекта, которую вы хотите измерить.
  • Помните, что температура измеряется только на поверхности, а не внутренней части объекта.
  • Держитесь на нужном расстоянии от измеряемого объекта, в соответствии с характеристиками используемой модели.
  • Убедитесь, что лазерный указатель (если он есть) или измерительный прицел направлены точно на цель.
  • Учтите, что разные материалы имеют разные коэффициенты эмиссии. Не забывайте про его настройку для минимизации погрешности.
  • Избегайте направления лазерного луча в глаза, чтобы не допустить повреждения зрения.
  • При работе с высокотемпературными объектами носите защитные очки и одежду.
  • Учитывайте факторы, которые способны повлиять на точность, такие как атмосферные условия, пыль, пар, а также другие загрязнители.
  • Периодически калибруйте прибор с помощью эталонных источников температуры или контрольных (поверочных) приборов.
  • Если вам необходимо сохранить данные измерений, заведите журнал или используйте мобильное приложение для записи результатов.

Важно следовать инструкциям производителя, разработанным для конкретной модели. С правильным подходом при внимательности к деталям, ИК-пирометр станет надёжным инструментом, который может измерять температуру в разных областях, от промышленных процессов до домашних задач.

Критерии выбора

При выборе нужного устройства потребуется учитывать несколько критериев, чтобы он соответствовал конкретным требованиям и задачам. Рассмотрим некоторые модели пирометров и разберёмся, как выбрать нужный прибор в зависимости от решаемой задачи:

  1. Диапазон измерения температуры. Разными моделями поддерживаются различные диапазоны. Например, если часто приходится измерять высокие температуры, выбирайте приборы, способные работать в более широком диапазоне. В данном случае Benetech GT950 станет достойным выбором, так как он измеряет до +950°C.
  2. Точность измерения. Это важный параметр, особенно в научных и промышленных задачах. Benetech GM550 или GM320 обладают достаточной точностью, что делает их подходящими для высокоточных задач.
  3. Скорость измерения. Некоторые устройства работают быстрее. Если нужно проводить много измерений за минимальное время, учитывайте скорость работы прибора.
  4. Дополнительные функции. Подумайте о дополнительных функциях, которые могут пригодиться в вашей работе. Например, Wintact WT900 оборудован ЖК-дисплеем 1,9" с подсветкой для удобства чтения результатов.
  5. Расстояние измерения. Учитывайте максимальное расстояние, которое поддерживается прибором для дистанционного измерения температуры.
  6. Цена и бюджет. Важно учесть ваш бюджет. Возможно, придётся балансировать между характеристиками и стоимостью. Например, Benetech GM320 — неплохая и недорогая модель начального уровня, подходящая для множества задач.
  7. Области применения. Например, если нужен прибор для среднетемпературных измерений до 600°C, ANENG TH01B станет неплохим вариантом.

Выбор зависит от задачи и сферы, в которой будет применяться бесконтактный термометр. Убедитесь, что выбранный прибор соответствует параметрам и требованиям вашей работы или исследования.

В этой статье мы разобрались с устройством пирометра: поняли, что это такое, и для каких задач он применим. Мы узнали, что измеряют пирометром, как именно это делается и на чём основывается метод работы этого устройства для бесконтактного измерения температуры.


Количество показов: 1346
27.09.2023
Понравилась статья? Поделитесь ей в ваших социальных сетях:

Возврат к списку