Принцип работы лазерного термометра - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Принцип работы лазерного термометра

Лазерные термометры – устройство, принцип действия и применение

Есть немало промышленных отраслей, где измерять температуру удобнее всего без контакта термометра с объектом, например на сталелитейном производстве в металлургии, в транспортном техобслуживании или при ремонте газовых трубопроводов. И в быту немало таких обстоятельств: измерить температуру блюда, чашки или тела человека.

Так или иначе, есть множество ситуаций, когда в условиях высокой температуры объекта нет ничего удобнее и безопаснее, чем прибегнуть к применению портативного лазерного пирометра (лазерного термометра). Стоимость такого прибора зависит как от производителя, так и от рабочих параметров и от продавца. Сегодня его можно приобрести начиная от $10 и выше.

В отличие от контактных способов измерения температуры разнообразными термодатчиками, лазерный пирометр оснащен своего рода лазерным прицелом, так что достаточно навести лазерный луч на находящийся на расстоянии до трех метров исследуемый объект, как дальше в работу автоматически вступит пирометрический преобразователь, и пользователю остается лишь увидеть значение температуры на дисплее высокоточного инженерного прибора — все очень просто.

Главное условие успешных измерений — поверхность предмета не должна быть отражающей, как не должна быть и полностью прозрачной.

С виду лазерный термометр или пирометр похож на лазерный пистолет с экраном из какого-нибудь фантастического фильма. Но деле это просто удобная форма для прибора, который работнику удобно будет держать в руке, прибор оснащен панелью управления и жк-дисплеем, а благодаря лазерному целеуказателю, пользователь получает высокую точность наведения и быстрый результат.

Принцип измерения температуры построен здесь на анализе электромагнитного инфракрасного (теплового) излучения, интенсивно исходящего от поверхности любого разогретого объекта. Что позволяет сегодня оперативно осуществлять мониторинг и контроль температурных режимов на объектах, деталях, элементах и т.д.

В основе конструкции пирометра — детектор теплового излучения (ИК-детектор). Суть в том, что спектр и интенсивность инфракрасного излучения, исходящего от объекта в момент измерения, прямо связаны с текущей температурой его поверхности.

Электронный пирометрический преобразователь преобразует данные об абсолютном значении длины волны излучаемой в ИК-спектре энергии – в удобный для зрительного восприятия человеком на дисплее вид. Пользователь просто наводит прибор на удаленный объект, причем расстояние ограничивается размером исследуемого пятна и загрязненностью воздуха, а дальше прибор косвенным путем определяет точное значение температуры. Человеку остается нажать на кнопку, похожую на «курок» и удерживать ее для фиксации полученных данных.

Лазерному термометру свойственны следующие характеристики. Диапазон измеряемых температур — от -50 до +4000°С. Оптическое разрешение от 2 до 600. Диаметр объекта — не менее 15 мм. Скорость снятия показаний — менее одной секунды, что позволяет отслеживать температуру в динамике. Габариты прибора, как правило небольшие, он легко умещается в руке, а информация легко считывается с цифрового дисплея.

В некоторых моделях есть и дополнительные функции, такие как:

сохранение информации об измерениях во встроенной памяти прибора;

нахождение минимума и максимума температуры из серии измеренных значений;

звуковой или визуальный сигнал в момент достижения температурой назначенного порога;

возможность переноса данных посредством USB на компьютер или на флешку.

Хоть для использования в быту с целью изменения температуры блюд, хоть для применения в некоторых промышленных отраслях, вроде измерения температуры трубопровода горячей воды, – подойдет недорогой лазерный пирометр.

Вообще лазерные пирометры популярны во многих отраслях: в исследовательских лабораториях, в энергетике, в пищевой промышленности, в металлургии, для проверки режимов работы электрооборудования, для обследования подшипников и двигателей внутреннего сгорания, для анализа состояния компьютерных систем, в военном, гражданском и промышленном строительстве.

Лазерные термометры (пирометры) бывают не только мобильными, но и стационарными. Стационарные широко применяются для наблюдения за состоянием объектов инфраструктуры, на рефрижераторной технике, для отслеживания условий транспортировки медикаментов и пищевых продуктов, наконец ими оснащаются пожарные бригады.

В целом, причины применения пирометров можно разделить принципиально на следующие:

объект недосягаем для контакта – для измерения температуры на удаленном, труднодоступном объекте;

объект опасен для контакта – проверка режима работы объекта, который находится под напряжением;

экспресс-мониторинг — температура поверхностей быстро меняется в процессе их исследования;

низкая теплопроводность объектов требует фиксации температуры поверхности.

echome.ru

Сайт посвященный измерительным приборам…

Что такое пирометр?

Пирометр, или его равнозначные названия – инфракрасный термометр (термодетектор, даталоггер температуры), — это точный инженерный прибор нового поколения для бесконтактного и быстрого измерения температурных показателей на расстоянии до трех метров от исследуемого объекта.

В основе его работы лежит принцип определения по тепловому электромагнитному излучению практически любого объекта температурного значения его поверхности. Это позволяет контролировать и своевременно регулировать температуру и ее перепады в промышленных и бытовых объектах, их деталях и элементах.

Относительно недорогой прибор идеален для использования как в бытовых рабочих процессах, так и в различных промышленных отраслях (если речь идет о мощном электронном пирометре) и высокотехнологичных производствах:

  • тепло- и электроэнергетика;
  • металлургия и металлообработка;
  • гражданское, военное и промышленное строительство;
  • проверка электрического оборудования;
  • в пищевой промышленности;
  • в лабораторных исследованиях;
  • обследование двигателей внутреннего сгорания и подшипниковых элементов, компьютерных составляющих.

Как стационарные, так и мобильные модели термодетекторов особенно рациональны для обследования объектов инфраструктуры, рефрижераторной техники, оснащения мобильных охраннопожарных бригад, контроля условий хранения и транспортировки пищевых и медикаментозных продуктов.

Виды пирометров

Существует несколько классифицирующих подразделений пирометров:

  1. По основной используемой методике работы:
  • инфракрасные (радиометры), использующие радиационный метод для ограниченного инфракрасного волнового диапазона; для точного наведения на цель снабжены лазерным указателем;
  • оптические пирометры, работающие в не менее, чем в двух диапазонах: инфракрасного излучения и спектра видимого света.
  1. Оптические инструменты в свою очередь делятся на:
  • яркостные (пирометры с пропадающей нитью), основанные на эталонном сравнении излучения предмета с величиной излучения нити, сквозь которую пропускается электроток. Значение силы тока и служит показателем измеряемой температуры поверхности объекта.
  • цветовой (или мультиспектральный), работающий по принципу сравнения энергетических яркостей тела в различных областях спектра, — используются как минимум два детектирующих участка.
  1. По способу прицеливания: инструменты с оптическим или лазерным прицелом.
  2. По используемому коэффициенту излучения: переменный коэффициент или фиксированный.
  3. По способу транспортировки:
  • стационарные, используемые в тяжелой промышленности;
  • переносные, используемые на участках производимых работ, для которых важна мобильность.
  1. Исходя из температурного диапазона измерений:
  • низкотемпературные (от -35…-30°С);
  • высокотемпературные (от + 400°С и выше).

Строение пирометра

Базисом конструкции прибора является детектор инфракрасного (теплового) излучения, интенсивность и спектр которого напрямую зависит от температуры поверхности объекта. Встроенная электронная система измерения фиксирует данные и отображает их на дисплее в удобном формате для дальнейшего анализа пользователем.

Стандартный пирометр представляет собой пистолет, который выглядит как лазерный бластер из фантастических фильмов, с небольшим жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображаются замерянные показатели температурных режимов. Небольшая и удобная панель управления, лазерная наводка и высокая точность при близком контакте с объектом делают инструмент весьма востребованным среди технического и инженерного персонала.

Устройство пирометра формирует следующие технические характеристики приборов:

  • оптическое разрешение (кратность варьируется в пределах 2…600);
  • рабочий диапазон температур (-50…+4000°С);
  • измеряемое разрешение;
  • быстродействие (в современных моделях менее секунды, что особенно актуально при измерении быстро меняющихся показаний).
Читайте также:  Как снять старый скотч с пластиковых окон?

Обычно пирометры обладают небольшими, компактными габаритными размерами; устройство отображение информации может быть как аналоговым, так и цифровым. Диаметр объекта излучения должен составлять не менее 13-15 мм.

Современные модели могут обладать расширенным функционалом:

  • функцией внутренней памяти для хранения данных замеров;
  • определением минимального и максимального показателей серии измерений;
  • подача звукового или визуального сигнала при достижении заданного порогового значения.

Для переноса информационных данных на персональный компьютер или внешний носитель усовершенствованные пирометрические устройства оборудуются USB-интерфейсом.

Принцип действия

Работа приборов этого типа основана на возникновении инфракрасного излучения и определении показателя абсолютного значения излучаемой в инфракрасном спектре энергии длины волны.

Инструмент направляется на удалённый объект, расстояние до которого лимитируется только диаметром замеряемого пятна и составом («чистотой») окружающей объект воздушной среды. Измерение характеристик излучения объекта (его интенсивность и спектральный состав) пирометрическим прибором косвенным образом определяет и температуру его поверхности.

Принцип работы пирометра определяет основной функционал инструмента:

  • измерение температуры удалённых (недоступных или труднодоступных) объектов, а также температуры их движущихся элементов;
  • анализ температурного режима находящихся под напряжением объектов при невозможности контактных способов измерения;
  • экспресс-фиксация быстрых температурных изменений поверхности объектного тела;
  • исследование объектов, обладающих низкой теплоёмкостью или теплопроводностью.

Использование пирометра на промышленных объектах и в быту не представляет никаких сложностей: инструмент наводится на обследуемый объект, измерение и фиксация на дисплее температурных данных выполняется в считанные секунды при нажатии и удержании «курка».

Стоимость прибора зависит от его технических характеристик, «брендовости» производителя, используемых методов работы и варьируется в диапазоне 1500-15000 рублей.

Видео по теме

Для чего нужен пирометр и как измерять температуру бесконтактным методом

Для измерения температуры различных поверхностей используют различные датчики, том числе и пирометр. Работает он довольно просто и быстро. А что представляет собой пирометр, давайте разберемся.

Что такое пирометр?

Современное инженерное устройство для определения температуры любого предмета, основывающееся на инфракрасном датчике, называется пирометром. Также он известен под названиями термодетектора, даталоггера температуры, цифрового термометра или инфракрасного пистолета. В основе действия прибора заложен принцип определения температурного значения поверхности объекта по тепловому электромагнитному излучению его поверхности. Пирометр улавливает невидимое инфракрасное излучение, преобразует его в градусы, и полученный результат выводит на дисплее. Бесконтактный и быстрый метод исследования необходимых объектов позволяет специалистам избежать возможных травм.

Область применения

Достаточно широкое применение нашлось для пирометров на тех производствах, где установлено большое количество нагревательных приборов. В области строительства и теплоэнергетики они используются для расчета теплопотерь конструкций, в том числе пирометр помогает выявить повреждения теплоизоляции.

В промышленности подобные приборы дают возможность подвергать анализу температуру всевозможных процессов дистанционно. Это бывает необходимо, например, в машиностроении, металлургии и в прочих отраслях промышленности.

Так, электрики проверяют уровень нагрева мест соединения проводов, а автослесари проверяют нагрев деталей машины. Ученым пирометры приходят на помощь во время осуществления различных исследований или опытов: так они определяют верность показателей температуры веществ и тел.

В быту люди применяют подобные устройства для определения температуры тела, воды, еды и др.

Типы и классификация

В зависимости от функционального признака, выделяют несколько классификаций пирометров.

По существенному методу, используемому в работе:

Оптические пирометры подразделяются на:

  • Яркостные;
  • Цветовые, или мультиспектральные.

По образу прицеливания различают устройства с оптическим или лазерным прицелами.

По применяемому коэффициенту излучения выделяют пирометры с переменным и фиксированным коэффициентом.

По возможности транспортировки пирометры делятся на стационарные и мобильные (переносные).

Основываясь на возможном диапазоне измерений выделяют:

  • низкотемпературные (-35…-30 °С);
  • высокотемпературные (+400 °С и выше).

Устройство и принцип действия

Основу структуры пирометра составляет детектор инфракрасного излучения. Данные преобразуются посредством встроенной электронной системы и отображаются на дисплее.

Типовой пирометр по форме напоминает пистолет с небольшим дисплеем. Компактная панель управления, наводка лазером и высокая точность при близком взаимодействии с объектом объясняют востребованность инструмента среди работников инженерных и технических сфер.

Основными рабочими элементами пирометра считают линзу, приёмник, а также дисплей, на который выводится результат измерения. Принцип действия пирометра следующий: от изучаемого объекта исходит инфракрасное излучение и посредством линзы оно фокусируется и отправляется в приемник (термобатарея, полупроводник, термопара).

Если используется термопара, в момент нагрева приемника меняется напряжение. Сопротивление — в случае использования полупроводников. Эти изменения преобразуются в показания температуры.

Для того, чтобы провести измерение, необходимо просто навести пирометр на объект, привести его в действие и отметить полученный результат. Используя специальную кнопку, вы можете регулировать формат измерения температуры — по шкале Цельсия или Фаренгейта.

Технические характеристики

Пирометр обладает рядом параметров, которые характеризуют его функциональность. Выбор желаемой модели аппарата осуществляется по их значениям. Обратимся к основным из них.

Оптическое разрешение

Так называют показатель отношения диаметра пятна инструмента к расстоянию до предмета. Эта функция зависит от угла объектива устройства: чем он больше, тем значительную площадь он сможет охватить. Важнейшим фактором точности измерения является наложение пятна исключительно на материал поверхности. Если площадь превышена, измеренное значение скорее всего будет неточным.

СПРАВКА. У каждой модели пирометра разное оптическое разрешение. Разница между ними внушительная, например, от 2:1 до 600:1. Последнее соотношение характерно для профессиональных устройств. Как правило, используются они в тяжелой промышленности. Оптимальным показателем для бытовых и полупрофессиональных пирометров считается 10:1.

Рабочий диапазон

Диапазон действия прибора зависит от пирометрического датчика и, зачастую, варьируется от -30 °С до 360 °С. Так, для бытового использования подойдут почти все виды пирометров, если учесть максимальную температуру теплоносителя в системе отопления до 110 °С.

Погрешность

Погрешность предполагает уровень возможных отклонений значений температуры и зависит от точности пирометра. В среднем допустимые отклонения — не превышающие 2% от нормы.

Коэффициент излучения

Данный параметр представляет собой отношение мощности текущего температурного излучения к такому же показателю эталонного абсолютно черного тела.

СПРАВКА. Для матовых материалов коэффициент излучения равняется 0,9-0,95. По этой причине большее количество приборов подбираются именно на это значение. Результат будет заметно отличаться от реального, например, в случае измерения степени нагрева поверхности блестящего алюминия.

В целях более точного измерения многие модели оснащаются лазерной указкой. При этом световой луч размещается не в центре, а указывает оптимальную границу области измерения.

Преимущества и недостатки

Как и любой другой прибор, пирометр обладает своими достоинствами и недостатками. Их наличие объясняется нюансами устройства и условиями применения.

  • Мобильность, малогабаритность и весьма простая конструкция;
  • Доступная низкая стоимость, обусловленная использованием минимального количества элементов в конструкции;
  • Высокий уровень надежности;
  • Достаточно широкий диапазон измерения.
  • Прямая зависимость показаний пирометра от излучаемой способности исследуемого предмета;
  • Точность результатов измерений может быть ниже из-за особенности физического состояния поверхности объекта;
  • Функция внесения поправки в показатели и установления погрешности предусмотрена только на самых новых приборах;
  • Расстояние играет большую роль в точности измерения.

Наиболее популярные модели

ЭОП-66

Пирометр ЭОП-66 применяется при осуществлении научно-лабораторных исследований. Рассчитан он на измерение показателей поверхностей предметов при температуре от +900 до +10000°С,

Данная стационарная модель оснащена телескопом, который состоит из объектива и окулярного микроскопа. Двухлинзовый объектив располагает возможностью фокусировки на дистанции до 25,4 см, а его оптическое разрешение составляет 3:1. Обратите внимание: телескоп данного прибора фиксируется на основании и плавно передвигается в горизонтальной плоскости.

Читайте также:  Прочная краска по металлу для наружных работ

Кельвин ИКС 4-20

Это пирометр высокой точности, который обладает универсальным спектром определения температурных показателей: от -50 до +350 °С, весьма высокая скорость действия – 0,2 с. Применение инструмента предусмотрено в диапазоне 8-14 мкм.

Данный пирометр совмещает в себе возможности как мобильного, так и стационарного устройства. Это обусловлено компактными размерами (17х17х22 см) и наличием посадочного гнезда крепления объектива М12. Производитель гарантирует абсолютную водо- и пыленепроницаемость. Так, представленную модель пирометра возможно использовать в сложных производственных и строительно-промышленных отраслях.

С-700 «Стандарт»

Данное бесконтактное устройство предпочтительно использовать, например, в строительстве или металлургии. Он достойно служит в качестве инфракрасного детектора определения степени нагрева поверхностей сыпучих и твердых объектов, а также расплавленных и текучих материалов.

Температурный диапазон колеблется в пределах от +700 до + 2200 °С, что характерно для высокотемпературных приборов. Расширения возможности взаимодействия с внешними носителями достигается посредством двух вариантов выходного интерфейса: аналоговый выход 4 — 20 мА или цифровой RS-485.

СПРАВКА. Приобрести оптический пирометр возможно по весьма доступной цене: минимальная стоимость такого прибора составляет 6000 рублей, максимальная — 30000 рублей.

Лазерный термометр: принцип действия. Лазерный дистанционный термометр (фото)

Измерение температуры может быть контактным и дистанционным. Наиболее распространены термопары, резисторные датчики и термометры, которые нуждаются в соприкосновении с объектом, т. к. измеряют свою собственную температуру. Делают они это медленно, но стоят недорого.

Бесконтактные датчики измеряют ИК-излучение объекта, дают быстрый результат, и обычно используются для определения температуры движущихся и нестационарных тел, находящихся в вакууме и недоступных по причине агрессивности среды, особенностей формы или угрозы безопасности. Цена таких устройств относительно высока, хотя в некоторых случаях сравнима с контактными приборами.

Монохромная термометрия

Монохромный способ определения суммарной энергетической яркости использует заданную длину волны. Реализации варьируются от ручных зондов с простым дистанционным измерением до сложных переносных устройств, позволяющих одновременно наблюдать объект и его температуру с занесением показаний в память прибора или их распечаткой. Стационарные датчики представлены как простыми небольшими детекторами с удалённым расположением электроники, так и высокопрочными устройствами с дистанционным PID-управлением. Волоконная оптика, лазерное прицеливание, водяное охлаждение, наличие дисплея и сканера – опциональные варианты мониторинга технологических процессов и систем управления.

Конфигурация, спектральная фильтрация, диапазон рабочих температур, оптика, время отклика и яркость объекта являются важными элементами, влияющими на производительность и должны быть тщательно рассмотрены в процессе отбора.

Датчик может быть как простым двухпроводным, так и сложным износоустойчивым высокочувствительным устройством.

Выбор спектрального отклика и диапазона рабочих температур связан с конкретными задачами измерения. Короткие длины волн предназначены для высоких температур и длинные – для низких. Если объекты прозрачны, например, пластмассы и стёкла, то необходима узковолновая фильтрация. Полоса поглощения CH полиэтиленовой плёнки равна 3,43 мкм. Выделение спектра в этом диапазоне упрощает вычисление коэффициента излучения. Точно так же стеклоподобные материалы становятся непрозрачными при длине волны 4,6 мкм, что позволяет точно определить температуру поверхности стекла. Область излучения 1-4 мкм даёт возможность производить замер через смотровые отверстия вакуумных и барокамер. Альтернативный вариант – использование волоконно-оптического кабеля.

Оптика и время отклика в большинстве случаев несущественны, так как поле зрения размером 3 см на расстоянии 50 см и время отклика менее 1 с является достаточным. Для небольшого или быстро перемещающегося прерывистого объекта возникает необходимость в небольшом (3 мм в диаметре) или ещё меньшем (0,75 мм) пятне измерений. Дальнее прицеливание (3-300 м) требует оптического регулирования, так как стандартное поле зрения прибора становится слишком большим. В некоторых случаях для этого используется метод двухволновой радиометрии. Оптоволокно позволяет дистанцировать электронику от агрессивных сред, устранить влияние помех и решить проблему доступа.

Лазерный термометр в основном имеет регулируемое в диапазоне 0,2-5,0 с время ответа. Быстрый отклик может повысить уровень шума сигнала, а медленный влияет на чувствительность. При индукционном нагреве необходима мгновенная реакция, а для конвейера – более медленный отклик.

Монохромная ИК-термометрия проста и используется в случаях, когда для создания высококачественной продукции контроль температуры крайне важен.

Двухволновая термометрия

Для более сложных задач, где абсолютная точность измерений имеет решающее значение, и где продукт подвергается физическому или химическому воздействию, применяется двух- и многоволновая радиотермометрия. Концепция появилась в начале 1950 годов, а последние изменения в конструкции и аппаратном обеспечении повысили её производительность и снизили себестоимость.

Метод заключается в измерении спектральной плотности энергии на двух различных длинах волн. Температура объекта может быть считана непосредственно из прибора, если излучательная способность одинакова для каждой длины волны. Показания будут верными, даже если поле зрения частично перекрыто относительно холодными материалами, такими как пыль, проволочные экраны, и серые полупрозрачные окна. Теория метода проста. Если энергетическая яркость обоих длин волн одинакова (для серого тела), то коэффициент излучения сокращается и отношение становится пропорциональным температуре.

Двухволновой лазерный термометр применяется в промышленности и научных исследованиях как простой, уникальный датчик, способный сократить ошибку измерения.

Кроме того, созданы многоволновые термометры для материалов, не являющимися серыми телами, коэффициент поглощения которых изменяется с длиной волны. В этих случаях необходим подробный анализ поверхностных характеристик материала в отношении взаимосвязи этого коэффициента, длины волны, температуры и химического состава поверхности. При наличии этих данных можно создать алгоритмы расчёта зависимости спектрального излучения на различных длинах волн от температуры.

Правила оценки

Для оценки точности измерений пользователь должен знать следующее:

  • ИК-датчики по своей природе цвета не различают.
  • Если поверхность блестящая, то прибор установит не только испускаемую, но и отражённую энергию.
  • Если объект прозрачен, необходима ИК-фильтрация (например, стекло непрозрачно при 5 мкм).
  • В девяти из десяти случаев абсолютно точное измерение не требуется. Повторное снятие показаний и отсутствие смещения обеспечат необходимую точность. Когда энергетическая яркость изменяется и обработка данных затруднена, следует остановиться на двух- и многоволновой радиометрии.

Элементы конструкции

Термометр лазерный бесконтактный работает по принципу: ИК-энергия на входе в и сигнал на выходе. Базовая цепь устройства состоит из собирающей оптики, линз, спектральных фильтров, и детектора в качестве внешнего интерфейса. Динамическая обработка осуществляется по-разному, но её можно свести к усилению, термической стабилизации, линеаризации и преобразованию сигнала. Обычное оконное стекло используется при коротковолновом излучении, кварц для средних частот, и германий или сульфид цинка для диапазона 8-14 мкм, оптоволокно – при длинах волн 0,5-5,0 мкм.

Поле зрения

Лазерный дистанционный термометр характеризуется полем зрения (ПЗ) – размером пятна контроля температуры на заданном расстоянии. Изменение диаметра поля зрения прямо пропорционально изменению дистанции между термометром и объектом измерения. Его значение зависит от изготовителя и влияет на цену прибора. Существуют модели с ПЗ менее 1 мм для точечных измерений и с оптикой дальнего действия (7 см на удалении 9 м). Рабочее расстояние не влияет на точность показаний, если объект заполняет всё пятно измерения. При этом максимальная потеря сигнала не должна превышать 1%.

Читайте также:  Как сделать ввод электричества в деревянный дом

Прицеливание

Обычные ИК-термометры производят замеры без дополнительных приспособлений. Это допустимо для работы с объектами большого размера, например, бумажным полотном, где точечная точность не требуется. Для небольших или удалённых объектов используется луч лазера. Создано несколько вариантов лазерного прицеливания.

  1. Луч со смещением от оптической оси. Простейшая модель применяется в устройствах с низким разрешением для больших объектов, т. к. вблизи отклонение слишком большое.
  2. Коаксиальный луч. Не отклоняется от оптической оси. Центр измерительного пятна точно указывается на любом расстоянии.
  3. Двойной лазер. Диаметр пятна маркируется двумя точками, что избавляет от необходимости угадывать или рассчитывать диаметр и не ведёт к ошибкам.
  4. Круговой указатель со смещением. Показывает поле зрения, его размер и внешнюю границу.
  5. 3-точечный коаксиальный указатель. Луч разделяется на три яркие точки, расположенные на одной линии. Средняя точка обозначает центр пятна, а внешние отмечают его диаметр.

Прицеливание оказывает эффективную помощь при направлении термометра точно на объект измерения.

Фильтры

В термометрах используются коротковолновые фильтры для высокотемпературных измерений (> 500 °C) и длинноволновые фильтры для низких температур (-40 °С). Кремниевые детекторы, например, стойки к нагреванию, а небольшая длина волны снижает погрешность измерения. Другие селективные фильтры используются для пластиковой плёнки (3,43 мкм и 7,9 мкм), стекла (5,1 мкм) и пламени (3,8 мкм).

Датчики

Большинство датчиков либо фотоэлектрические, генерирующие напряжение при воздействии ИК-излучения, или фотопроводящие, т. е. изменяющие своё сопротивления под действием энергии источника. Они быстрые, высокочувствительные, обладают приемлемым температурным дрейфом, который может быть преодолён, например, термисторной схемой температурной компенсации, автоматической нуль-схемой, ограничением амплитуды и изотермической защитой.

В цепи ИК-термометра выходной сигнал детектора порядка 100-1000 мкВ подвергается тысячекратному усилению, регулируется, линеаризируется, и, в итоге, представляет собой линейный сигнал тока или напряжения. Его оптимальное значение 4-20 мА, что минимизирует внешние помехи. Этот сигнал может быть подан на порт RS-232 или на ПИД-регулятор, удалённый дисплей или записывающее устройство. Другие варианты использования сигнала:

  • включение/выключение сигнализации;
  • удержание пикового значения;
  • регулируемое время отклика;
  • в схеме выборки и хранения.

Быстродействие

Инфракрасный лазерный термометр в среднем обладает временем отклика порядка 300 мс, хотя при использовании кремниевых детекторов можно достичь значения 10 мс. Во многих инструментах время отклика изменяется для того, чтобы демпфировать входящий шум и регулировать их чувствительность. Не всегда необходимо минимальное время отклика. Например, при индукционном нагреве время должно быть в диапазоне 10-50 мс.

Характеристики лазерных термометров

Etekcity Lasergrip 630 – инфракрасный 2-лазерный термометр, цена $35,99. Характеристики:

  • диапазон температур -50 . +580 °C;
  • точность +/- 2%;
  • отношение расстояния к размеру пятна 16:1;
  • излучательная способность 0,1 – 1,0;
  • время отклика 7 марта, 2016

Пирометр (бесконтактный ИК-термометр) с “лазерной подсветкой цели” 🙂

  • Цена: $13.35 – $14.14
  • Перейти в магазин

Опишу недавно приехавший с Gamesalor бесконтактный термометр с лазерным указанием точки измерений.

Цели данного обзора:
— освежить в памяти этот класс весьма полезных устройств;
— пройтись инфракрасным излучением по реперным точкам шкалы Цельсия;
— привести небольшое сравнение с контактным термометром;
— а так же, рассказать некоторые хитрости проведения измерений.

Обзор этого термометра уже был, весьма подробный с технической стороны, но лишённый изюминки в плане метрологии и сравнения с другими термометрами.

По поводу разницы в ценах: нижняя цена возможна при трюке в вишлистом (добавляем в вишлист, потом оттуда в корзину), верхняя — если сразу с витрины в корзину.

Освежим в памяти
Принцип действия прибора очень прост: фотодатчик прибора принимает инфракрасное излучение определённого спектра, отражаемое или излучаемое предметом на который направлен прибор.
Вопреки расхожему мнению — сам прибор ничего не излучает. Проверить это, кстати, очень просто — достаточно всего лишь направить прибор в сторону объектива мобильного телефона. Ввиду удешевления конструкции фотоаппараты мобильных телефонов не имеют ИК-фильтра. Пользуясь этой особенностью многие таким образом проверяют ИК-пульты от бытовой техники.
Все те кто говорит обратное — либо не понимают принцип работы, либо невнимательно читали инструкцию. В инструкции сказано “не направлять лазерный целеуказатель в глаза“.
Оптическое разрешение (или показатель визирования, или угол раскрыва приёмника) — это те самые цифры 12:1 (или угол раскрыва около пяти градусов) которые указаны на корпусе прибора. Эти цифры, кроме того что говорят о том какое «пятно» будет захвачено в область измерения, ещё и являются показателем области применения прибора.
Т.е. если я захочу померить температуру объекта, скажем с 5 метров, то этим объектом должна быть доменная печь или, по меньшей мере, печка-буржуйка, т.к. диаметр «пятна» будет 41.6см. Т.е. это прибор для измерений «малой дальности».
Кстати, насчёт того что написано на корпусе у меня какое-то неоднозначное ощущение: с одной стороны — это такое же как у автора предыдущего обзора — на полутора метрах диаметр пятна 13.2см. С другой стороны 150см/12=12.5см, т.е. не совпадает (хотя средняя цифра совпадает, но почему ж такая нелинейность тогда?). С третьей стороны 60″*2.54см = 152.4см (т.е примерно как раз полтора метра). Не знаю что имели ввиду китайцы — остаётся только гадать :))

Едем далее — реперные точки
Ноль градусов. Плошка с водой и льдом.
Когда в «пятно» попадает лёд — температура минусовая, если разогнать ледышки и направить на воду — получаем почти ноль.

Температура кипения.
На самой воде температура ниже, ввиду того что в «пятно» попадает пар, уже успевший немного остыть. Поэтому, обмеряю стенку кружки, предварительно дав воде покипеть около 5 минут.

Как видно — нет разницы куда направлен термометр — на эмалированую стенку кружки или на тёмный рисунок.

Но не всё так гладко. Существует такое понятие как «коэффициент излучения», он же степень черноты (относительно «абсолютно чёрного тела»).
Некоторые предметы этим термометром нельзя корректно «обмерить». Например кипящий и свистящий чайник из полированной нержавейки показывает всего 70-80 градусов.
Поэтому, такие предметы нужно «обмерять», например, на ручке (разумеется, если она из другого материала).
Получить разумную температуру на этом чайнике я смог только сняв свисток и направив измеритель внутрь — внутри чайника, из-за того что носик очень узкий (в отличие от кружки с широким «горлом») — пар просто не успевал остыть и температура получалась «правильной» — в диапазоне 99-101 градус.

Сравнение будет небольшое.
Ноль градусов в миске со льдом я элементарно не успел измерить, т.к. лёд растаял, а ещё порции уже не было.
С остатками льда контактный термометр-щуп показал 1.1 градус Цельсия.
Температуру кипения щуп показал 101.0 градус. Дна и стенок я не касался.

Возможно, 1 градус в плюс — это как раз и есть его погрешность.

Выводы
Считаю что бесконтактный термометр более точен (со своими оговорками) чем контактные китайские. И обеспечивает большую точность нежели заявленные плюс-минус два градуса или два процента (с оговоркой на блестящие, полированные и бликующие поверхности).

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector