При плавке металла, термообработке различных металлоизделий и проведении многих других работ возникает необходимость в контроле температуры поверхностей и рабочей среды.
Простые градусники, которые используются для определения температуры в помещении или на улице, для данных работ не подходят. Ведь многие технологические процессы требуют нагрева свыше 100-200 С. А шкала атмосферных термометров заканчивается на 50-70 С.
Для определения повышенных температур следует использовать так называемый пирометр. В обзоре будет рассказано о том, как выбрать пирометр.
Сфера пирометрии активно развивается с XVIII. Первый пирометр изобрел Питер ван Мушенбрук в 1731 году. Устройство голландского физика основано на принципе теплового расширения различных веществ.
Пирометр – устройство для замера температуры вокруг, на поверхности или внутри контрольного объекта/среды. В прошлом пирометр измерял температуру лишь разогретых докрасна поверхностей (металл, камень и пр.), от 300-400 С и выше.
Современные же варианты пирометра дают возможность измерять температуру в более широком диапазоне, даже ниже 0 С.
Виды пирометра
Серию современных пирометров можно разделить на 2 обширные категории:
- Контактные
- Бесконтактные
Конечно, существуют и комбинированные модели пирометров. Такие устройства дают возможность измерять температуру различными способами, зависимо от поставленной задачи и условий, при которых проводится замер.
Метод замера, контактный или бесконтактный, выбирается в зависимости от типа и агрегатного состояния контрольной среды, а также многих других факторов.
Как выбрать пирометр с контактным принципом работы.
Пирометры контактного типа
Классический бесконтактный пирометр дает возможность определять нагрев лишь поверхности контрольного объекта. Если же нужно осуществить замер температуры внутри тела или глубинных слоях рабочей среды, то следует использовать контактный пирометр.
Различают несколько основных разновидностей пирометра контактного типа:
- Термопара
- Аналоговый пирометр
Данные виды контактного пирометра используют различный принцип работы и предназначены для выполнения различных задач.
Пирометр этого типа должен постоянно находиться в зоне нагрева.
Теперь подробнее про виды пирометра контактного типа.
- Термопара – так называемый термощуп. Это электрический датчик, позволяющий определять нагрев по уровню сопротивления электрического тока.
Для работы термопары нужен специальный измеритель, который определяет сопротивление электроцепи и осуществляет расчет температуры.
Термопара относится к числу выносных датчиков. Головка термощупа может иметь различную форму. Заостренная термопара хорошо проникает вглубь контрольного объекта, если он имеет мягкую пористую структуру.
Существует множество разновидностей термопары. Основное различие между модификациями термощупа касается главным образом температурного диапазона, в котором датчик способен точно контролировать нагрев.
Если температурный предел термопары составляет до 600 С, такой термощуп не получится использовать для определения нагрева свыше верхнего порога.
Как выбрать пирометр с аналоговой стрелкой.
- Аналоговый пирометр – измеритель температуры, использующий принцип теплового расширения. По мере возрастания температуры рабочая среда пирометра расширяется, что выедет к смещению аналоговой стрелки.
Главным преимуществом аналогового пирометра является возможность более-менее точного определения температуры без сторонних электрических приборов. Это полностью автономный и портативный измеритель, не требующий подключения к электроцепи.
Аналоговый пирометр часто используется для контроля температуры окружающей среды в зоне нагрева. Но чтобы снимать показания, пользователь должен напрямую видеть положение стрелки на измерительной шкале.
Пирометр аналогового типа рекомендуется применять либо в открытом источнике нагрева (без крышки), либо в очаге/ванне со светопрозрачной перегородкой и прозрачной рабочей средой.
Что нужно знать про виды пирометра с бесконтактным принципом работы.
Пирометры бесконтактного типа
Во многих случаях контроль нагрева производится по замеру температуры на поверхности тела или стенках камеры нагрева. Для подобных задач целесообразно использовать бесконтактный пирометр.
Различают несколько основных видов бесконтактного пирометра:
- Инфракрасные
- Оптические
От типа используемого пирометра зависит специфика замера температуры.
- Инфракрасный пирометр – замер температуры осуществляется по интенсивности излучения инфракрасного света. ИК-излучение является невидимым для человека. Для фиксации инфракрасного света применяется специальный сенсор.
ИК-пирометр позволяет осуществлять замер бесконтактным способом, с некоторого расстояния. Рабочая дистанция замера может составлять от 1-5 до 70-100 (м), а иногда и более того.
Пирометр инфракрасного типа позволяет замерять температуру на поверхности объекта. Нагрев внутренних слоев тела, как и светопрозрачной рабочей среды, ИК-пирометр точно определять не может.
Пирометр с инфракрасным сенсором дает возможность проводить замер температуры с высокой скоростью и минимальной погрешностью. В среднем ИК-пирометр определяет температуру за 0,5-1 секунду. Точность измерения при этом составляет 1-2 С.
В пирометрах профессионального класса точность определения нагрева достигает 0,01-0,05 С.
Высокой точностью обладают и бесконтактные ИК-термометры для измерения температуры тела. Но во многих специализированных термометрах для тела, которые гарантируют максимально высокую точность замера, используется ограниченный температурный диапазон, до 50 С.
- Оптический пирометр – узкоспециализированный прибор для измерения температуры. Устройства этого класса предназначены для контроля температуры металлов при термообработке и плавке.
Пирометры оптического типа являются высокотемпературными. Возможность оптического контроля нагрева появляется лишь в случае покраснения разогретой поверхности.
Принцип работы оптического пирометра прост. Покрасневшая поверхность металла сравнивается с цветом нити накаливания. Когда оттенок нити сольется с цветом нагретой поверхности, нужно посмотреть на положение регулятора мощности токопроводящей нити.
Каждое из значений мощности имеет привязку к определенной температуре, которая установлена практическим путем, в лабораторных условиях.
С увеличением мощности электроцепи лампочка начинает светиться все сильнее и ярче.
Оптический пирометр хоть и относится к приборам прошлого поколения, такую технику сегодня все еще можно встретить на различных предприятиях, которые занимаются плавкой и термообработкой металла.
Советы по выбору инфракрасного пирометра
Многие из современных вариантов ИК-пирометра являются универсальными. Инфракрасный измеритель можно использовать как в быту, так и на производстве. Такая техника является недорогой, практичной и максимально точной.
При выборе пирометра необходимо участь следующие параметры:
- Температурный диапазон – среднестатистический инфракрасный пирометр обеспечивает возможность точного определения температуры в пределах от –20 до +300 С.
Если пользователь сталкивается с измерением температуры свыше 300 С, то в этом случае следует искать так называемый высокотемпературный пирометр. Техника данного класса рассчитана на определение нагрева свыше 300-400 С.
- Дальность определения температуры – дистанция, с которой получится точно определять нагрев поверхности.
Простейший бытовой ИК-пирометр позволяет делать замер температуры с расстояния до 1-3, а в некоторых случаях и 5-7 метров.
Полупрофессиональные пирометры обеспечивают возможность измерения температуры с расстояния до 7-12 метров.
Модели профессионального класса нередко позволяют точно определять нагрев с расстояния 30-70 (м) или даже свыше того.
- Площадь контактного пятна сенсора – размер точки, в которой производится замер температуры. Чем меньше размер контактного пятна, тем выше точность определения температуры.
Размер контактного пятна тесно связан с дистанцией измерения. Как правило, размер точки указывается для максимальной рабочей дистанции пирометра.
При крупных размерах пятна контакта ИК-пирометр показывает усредненное значение температуры, с учетом нагрева соседних поверхностей, которые попали в зону работы сенсора.
Качественный дорогостоящий ИК-пирометр имеет контактное пятно размером по диаметру около 10-20 (мм) для дистанции 30-50 (м).
Бюджетный же пирометр может иметь контактное пятно диаметром 100-200 (мм) с расстояния 7-10 (м).
Некоторые пирометры имеют функцию подсветки пятна контакта сенсора. Но в большинстве случаев пирометр использует просто точечный целеуказатель. При использовании такой техники следует всегда помнить про размер контактного пятна, особенно если температура определяется с большого расстояния.
