Структура Пирометра

Описание работы с пирометром, типичные ошибки, коэффициент излучения

 

Структура Пирометра. Коэффициент излучения. Типичные ошибки измерений.

Рассматривается структура пирометра, влияния коэффициента измерения и типчные ошибки измерений.

Схему пирометра можно представить следующим образом:

Оптическая линзаСенсор (инфракрасный детектор)УсилительКомпенсация температурыМатематическая обработка (вычисления).

Тепловое излучение концентрируется благодаря линзе и передается на сенсор. Сенсор трансформирует тепловое излучение в электрическое напряжение, которое повышается усилителем и передается в микропроцессор. Процессор сравнивает измеренную температуру с температурой окружающей среды и выводит показания на дисплей.

N.B. Принцип измерения - оптический, поэтому линза должна всегда быть чистая и без повреждений.

Параметры, влияющие наизмерения.

Объект измерения

  • Температура объекта измерения
  • Коэффициент излучения объекта измерения

Пирометр

Характеристика температуры прибора (точка сравнения)

Типичные коэффициенты излучения

  • Продукты. Как и все органические материалы, пищевые продукты имеют хорошую излучательную способность и поэтому не возникает никаких проблем при измерении их температуры с помощью пирометра.
  • Металлы белого цвета. Имеют очень маленький коэффициент излучения в диапазоне от 8 до14 мкм, и поэтому их температуру трудно измерять. Для измерений требуется применение покрытий, увеличивающих излучательную способность, например: краска, масляная пленка.Желательно измерять контактным термометром.
  • Оксиды металлов. В данной группе не существует постоянных показателей. Коэффициент излучения находится между 0.3 и 0.9 мкм и он сильно зависит от длины волны.Для точного определения температуры необходимо выбрать коэффициент излучения объекта. Его можно определить посредством сравнительного измерения контактным термометром (т.е. меняя коэффицент излучения, заложенный в пирометр, можно выбрать такой, когда измерения пирометра будут совпадать с измерениями контактного терометра). В противном случае можноприменять покрытия с определенным уровнем излучательной способности.
  • Светлые неметаллы / темные неметаллы / пластик / продукты. Такие объекты, как белая бумага, керамика, гипс, древесина, резина, темная древесина, камень, темные краски, обладают коэффициентом излучения приблизительно 0.95 при длине волны выше 8 мкм.Большинство органических материалов обладают коэффициентом излучения приблизительно 0.95. Поэтому, данная величина вводится в приборы в качестве установки по умолчанию или постоянной, для того, чтобы избежать ошибок измерения из-за неправильной (невнимательной) установки значения излучательной способности.

Влияние на результаты измерений (примеры)

Пример 1:Объект измерения (полуфабрикаты,Т= -22 °С) Коэффициент излучения = 0.92. Измерение производитсяпри температуре окружающей среды +22 °С. Предварительно установленный коэффициент излучения 0.95. Показания ИК измерительного прибора: -21 °С, т.е. температура, отображенная на дисплее прибора, некорректна на 1 °С. Погрешность незначительная.

Пример 2: Объект измерения (окисленный латунный лист, Т= +200 °С) Коэффициент излучения = 0.62.Измерение проводитсяпри температуре окружающей среды +22 °С. Предварительно установленный коэффициент излучения 0.70. Пирометр показывает температуру+188 °С. Погрешность уже значительная и может привести к браку.

ИТОГ: Чем больше разница между температурой объекта измерения и температурой окружающей среды и меньше коэффициент излучения, тем больше ошибок измерения в случае неправильного значения коэффициента излучения!

При температурах выше температуры окружающей среды:

  • Если установлен слишком высокий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком низкой.
  • Если установлен слишком низкий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком высокой.

При низких температурах ниже температуры окружающей среды

  • Если установлен слишком высокий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком низкой.
  • Если установлен слишком низкий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком высокой.

Таблица коэффициентов излучения основных материалов

 

Материал Температура, °С Коэффициент излучения
Алюминий, светлый листовой 170 0,04
Асбест 20 0,96
Асфальт 20 0,93
Хлопок 20 0,77
Цемент 25 0,93
Свинец, серый окисленный 20 0,28
Свинец, сильно окисленный 20 0,28
Толь (кровельный материал) 20 0,93
Лед, гладкий 0 0,97
Лед, неровный 0 0,99
Железо, обработан, наждаком 20 0,24
Железо, светлое, вытравлен. 150 0,13
Железо, выплавлен. 100 0,80
Железо, листовое 20 0,77
Железо, слегка поржавевшее 20 0,61
Железо, сильно поржавевшее 20 0,85
Пахотная земля 20 0,38
Почва, черная глина 20 0,66
Плитка 25 0,93
Гипс 20 0,90
Стекло 90 0,94
Золото, полированное 130 0,02
Резина, жесткая 23 0,94
Резина, мягкая серая 23 0,86
Древесина 70 0,94
Галька 90 0,95
Пробка 20 0,70
Корунд, наждак (жесткий) 80 0,86
Теплоотвод, темн. анодирован. ' 50 0,98
Медь, потускневшая 20 0,04
Медь, с оксидной пленкой 130 0,76
Медь, полирован. 20 0,03
Медь, темная, оксидная 20 0,78
Пластик (ПЭ.ПП, ПВХ) 20 0,94
Листва 20 0,84
Мрамор, белый 20 0,95
Мин. покрытие краской 100 0,93
Латунь, оксидная 200 0,61
NATO-зеленый 50 0,85
Бумага 20 0,97
Фарфор 20 0,92
Шифер 25 0,95
Черная краска (матовая) 80 0,97
Шелк 20 0,78
Серебро 20 0,02
Сталь (термообработал. поверхность) 200 0,52
Сталь, оксидная 200 0,79
Глина, обожженная 70 0,91
Инвертирован. краска 70 0,94
Вода 38 0,67
Кирпич, мертель, штукатурка 20 0,93
Белый цинк (окрашен.) 20 0,95

Источник ошибки/неполадки/компенсация пирометра

  • Влияние внешних факторов (помех) на результат измерения. При бесконтактном измерении температуры, в добавление к влиянию типа материала и состояния его поверхности, путь передачи ИК сигнала между прибором и объектом измерения также может повлиять на результат измерения. Помехи включают в себя, например: частицы пыли и грязи, влажность (дождь), пар, газы
  • Неправильно установленный коэффициент излучения может привести к значительным ошибкам измерения).
  • После измерения температуры измерительный прибор оказывается ненастроенным на новую температуру (точка сравнения). Данный фактор может привести к значительным ошибкам измерения, возникают такие же проблемы, какие и при использовании устройств с термоэлементом.
  • Рекомендуется хранить прибор в том месте, где будет производиться измерение температуры! Это позволит избежать проблемы с временем настройки прибора.
  • ИК измерение является оптическим измерением: для получения точных данных измерений регулярно производите чистку линзы. Не проводите измерения через затуманенные линзы, например из-за пара.
  • ИК измерение является поверхностным измерением: если на поверхности объекта измерения имеется грязь, пыль, иней и т.п., то будет измеряться температура только верхнего слоя поверхности, например температура грязи. Поэтому перед измерениями убедитесь, что поверхность объекта чистая.
  • Не проводите измерения при возникновении помех сигналу.
  • Расстояние между пирометром и объектом измерения слишком высока, т.е. точка замера больше, чем сам объект измерения.