Pyrometri

Pyrometri ( muista kreikan sanoista πῦρ  “ tuli , lämpö” + μετρέω “mittaan”) on laite kehon lämpötilan  kosketuksettomaan mittaukseen . Toimintaperiaate perustuu kohteen lämpösäteilyn tehon mittaamiseen pääasiassa infrapunasäteilyn ja näkyvän valon alueilla .

Tapaaminen

Pyrometrejä käytetään esineiden lämpötilan etämääritykseen teollisuudessa, arjessa, asumisessa ja kunnallisissa palveluissa yrityksissä, joissa lämpötilan säätö tuotannon eri teknologisissa vaiheissa on erittäin tärkeää (terästeollisuus, öljynjalostusteollisuus). Pyrometrit voivat toimia hehkulampun kohteiden lämpötilan turvallisen etämittauksen välineenä, mikä tekee niistä välttämättömiä kunnollisen ohjauksen varmistamiseksi tapauksissa, joissa fyysinen vuorovaikutus ohjattavan kohteen kanssa on mahdotonta korkeiden lämpötilojen vuoksi. Niitä voidaan käyttää lämmönilmaisimina (parannetut mallit) kriittisten lämpötilojen alueiden määrittämiseen eri teollisuusalueilla.

Historia

Pieter van Muschenbroek keksi yhden ensimmäisistä pyrometreistä . Aluksi termiä käytettiin koskien laitteita, jotka on suunniteltu mittaamaan lämpötilaa visuaalisesti erittäin kuumennetun (kuuman) kohteen kirkkauden ja värin perusteella. Tällä hetkellä merkitys on hieman laajennettu, erityisesti tietyntyyppiset pyrometrit (on oikeampaa kutsua tällaisia ​​​​laitteita infrapunaradiometreiksi ) mittaavat melko alhaisia ​​​​lämpötiloja (0 ° C ja jopa alhaisemmat).

Nykyaikaisen pyrometrian ja kannettavien pyrometrien kehitys alkoi 1960-luvun puolivälissä ja jatkuu edelleen. Juuri tähän aikaan tehtiin tärkeimmät fyysiset löydöt, jotka mahdollistivat korkeat kuluttajaominaisuudet ja pienet kokonaismitat omaavien teollisten pyrometrien tuotannon . Ensimmäisen kannettavan pyrometrin kehitti ja valmisti amerikkalainen Wahl vuonna 1967. Uusi vertailevien rinnakkausten rakentamisen periaate , kun johtopäätös kehon lämpötilasta tehtiin infrapunavastaanottimen tietojen perusteella, joka määrittää kehon lähettämän lämpöenergian määrän, mahdollisti mittausrajojen merkittävän laajentamisen. kiinteiden ja nestemäisten kappaleiden lämpötilat .

Pyrometrien luokitus

Pyrometrit voidaan jakaa useiden pääominaisuuksien mukaan:

• Optinen . Niiden avulla voit pääsääntöisesti määrittää visuaalisesti ilman erityisiä laitteita lämmitetyn kappaleen lämpötilan vertaamalla sen väriä vertailumetallilangan väriin, jota lämmitetään sähkövirralla erityisissä hehkulamppujen mittauslampuissa .
• Säteily . Lämpötila arvioidaan uudelleen lasketun lämpösäteilytehon indikaattorin avulla . Jos pyrometri mittaa laajalla säteilyn spektrikaistalla , niin tällaista pyrometriä kutsutaan kokonaissäteilypyrometriksi .
• Väri (muut nimet: monispektri, spektrisuhde ) - voit mitata kohteen lämpötilaa sen lämpösäteilyn vertailun tulosten perusteella spektrin eri osissa .

Lämpötila-alue

• Matala lämpötila . Niillä on kyky mitata kohteiden lämpötiloja, jotka ovat alhaisia ​​suhteessa huoneenlämpötiloihin, esimerkiksi jääkaapin lämpötiloja.
• Korkea lämpötila . Vain voimakkaasti kuumennettujen kappaleiden lämpötila arvioidaan, kun "silmällä" määrittäminen ei ole mahdollista. Yleensä niissä on merkittävä virhe laitteen mittauksen ylärajaa kohti.

Suorituskyky

• Kannettava . Ne ovat käteviä käytettäessä olosuhteissa, joissa vaaditaan vaadittua mittaustarkkuutta , ja ne ovat liikkuvia, esimerkiksi putkilinjojen osien lämpötilan mittaamiseen vaikeapääsyisissä paikoissa. Tyypillisesti tällaiset kannettavat laitteet on varustettu pienellä näytöllä, joka näyttää graafista tai teksti-numeerista tietoa.
• Paikallaan . Tarkoitettu kohteiden lämpötilan tarkempaan mittaamiseen. Niitä käytetään pääasiassa suurissa teollisuusyrityksissä sulan metallin ja muovin tuotannon teknologisen prosessin jatkuvaan seurantaan.

Summien visualisointi

• Teksti-numeerinen menetelmä . Mitattu lämpötila ilmaistaan ​​asteina digitaalinäytössä. Matkan varrella voit nähdä lisätietoja.
• Graafinen menetelmä . Mahdollistaa havaitun kohteen näkemisen eri väreillä korostettuina matalan, keskilämpötilan ja korkean lämpötilan alueiden spektrihajotelmassa.

Luokittelusta riippumatta pyrometreihin voidaan toimittaa lisävirtalähteitä sekä keinoja tiedonsiirtoon ja kommunikointiin tietokoneen tai erikoislaitteiden kanssa (yleensä RS-232- väylän kautta ).

Pääasialliset virhelähteet pyrometreissä

Pyrometrin tärkeimmät ominaisuudet, jotka määräävät lämpötilan mittauksen tarkkuuden, ovat optinen resoluutio ja kohteen emissiivisyyden asetus [1] .

Joskus optista resoluutiota kutsutaan havaintoindeksiksi. Tämä indikaattori lasketaan pinnalla olevan pisteen (ympyrän), jonka säteilyn pyrometri tallentaa, halkaisijan suhteeksi etäisyyteen kohteeseen. Oikean laitteen valitsemiseksi sinun on tiedettävä sen sovellusalue. Jos lämpötilamittaukset on tarpeen tehdä lyhyeltä etäisyydeltä, on parempi valita pyrometri, jolla on pieni resoluutio, esimerkiksi 4:1. Jos lämpötilaa on mitattava usean metrin etäisyydeltä, on suositeltavaa valita korkeamman resoluution pyrometri, jotta vieraat esineet eivät pääse näkökenttään. Monissa pyrometreissä on laserosoitin tarkkaa kohdistamista varten.

Emissiivisyys ε (emissiivisyys, emissiivisyys) - materiaalin kyky heijastaa tulevaa säteilyä. Tämä osoitin on tärkeä, kun mitataan pintalämpötilaa infrapunalämpömittarilla (pyrometrillä). Tämä indikaattori määritellään tietyn pinnan tietyssä lämpötilassa emittoiman energian suhteena täysin mustan kappaleen säteilyenergiaan samassa lämpötilassa. Se voi ottaa arvoja 0 - 1 [2] . Väärän päästökertoimen käyttö on yksi tärkeimmistä mittausvirheiden lähteistä kaikissa pyrometrisissa lämpötilamittausmenetelmissä. Emissiivisyyteen vaikuttaa voimakkaasti metallipinnan hapettuminen. Joten jos hapetetun teräksen kerroin on noin 0,85, niin kiillotetulla teräksellä se laskee arvoon 0,75.

Sovellus

Lämpövoimatekniikka  - nopeaan ja tarkkaan lämpötilan säätöön alueilla, joihin ei ole pääsyä tai joihin on vähän pääsyä muuntyyppisille mittauksille.

Energiateollisuus  - ohjaus ja paloturvallisuus, laitosten käyttö (rautatieliikenne - akselilaatikoiden ja rahti- ja henkilöautojen kriittisten yksiköiden lämpötilansäätö).

Laboratoriotutkimukset - suoritettaessa vaikuttavien aineiden tutkimuksia aktiivisissa väliaineissa, sekä niissä tapauksissa, joissa kontaktimenetelmä rikkoo kokeen puhtautta (esimerkiksi keho on niin pieni, että kontaktimenetelmällä mitattuna se menettää merkittävästi osa lämmöstä tai on yksinkertaisesti liian hauras tämän tyyppiseen mittaukseen). Sitä käytetään astronautiikassa (kontrolli, kokeet)

Rakennuspyrometrejä  käytetään lämpöhäviöiden määrittämiseen asuin- ja teollisuusrakennuksissa, lämpöjohdoissa , jotta voidaan tehokkaasti löytää katkoja lämpöä eristävässä kuoressa .

Kotitaloussovellukset - kehon lämpötilan, ruoan mittaaminen kypsennyksen aikana ja paljon muuta.

Erillinen suuri pyrosensoreiden käyttöalue on liiketunnistimet rakennusten turvajärjestelmissä. Anturit reagoivat infrapunasäteilyn muutoksiin huoneessa.

Katso myös

• Bolometri
• Lämpömittari
• Termopari
• Liekin paloilmaisin
• Lämpökamera

Muistiinpanot

1. ↑ Pyrometrin valinta. Optinen resoluutio
2. ↑ Materiaalien päästökertoimet (tyypilliset arvot). . Haettu 16. huhtikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 19. huhtikuuta 2015. (määrätön)

Kirjallisuus

Kirjat

• Lineweg F. Lämpötilojen mittaus tekniikassa. Hakemisto. - Moskova "Metallurgia", 1980
• Kriksunov L. Z.  Käsikirja infrapunatekniikan perusteista. - M .: Neuvostoliiton radio, 1978. - 400 s.
• Kremenchugsky L. S., Roitsina O. V. Pyrosähköiset säteilyilmaisimet. - Kiova: Nauk. Dumka, 1979. - 381 s.
• Lämpötilamittaukset. Hakemisto. - Kiova: Naukova Dumka, 1989, 703 s.
• Ribot G. Optinen pyrometria, trans. ranskasta, M. - L., 1934
• Gordov A. N. Pyrometrian perusteet, 2. painos, M., 1971.
• Sosnovsky A. G., Stolyarova N. I. Lämpötilojen mittaus. - M .: Standardien, mittojen ja mittauslaitteiden komitea, 1970. - S. 257.
• Rantsevich VB Pyrometria vierailla säteilylähteillä. - Minsk: Tiede ja tekniikka.:, 1989, -104s..

Aikakauslehdet

• Belozerov A. F., Omelaev A. I., Filippov V. L. IR-radiometrien ja lämpökameroiden nykyaikaiset sovellukset tieteellisessä tutkimuksessa ja tekniikassa. // Optinen aikakauslehti, 1998, nro 6, s. 16.
• Skoblo V.S. Lämpökuvausjärjestelmien vaikutusalueen arvioinnista. // Uutisia korkeakouluista. Instrumentointi. 2001. V.44, nro 1, s. 47.
• Zakharchenko V. A., Shmoylov A. V. Infrapunasäteilyn vastaanotin // Instruments and Experimental Technique, 1979, nro 3, s. 220.
• Ismailov M. M., Petrenko A. A., Astafiev A. A., Petrenko A. G. Infrapunaradiometri lämpöprofiilien määrittämiseen ja lämpötilaeron osoittamiseen. // Laitteet ja kokeellinen tekniikka, 1994, nro 4, s. 196.
• Mukhin Yu. D., Podyachev S. P., Tsukerman V. G., Chubakov P. A. Säteilypyrometrit lämpötilan etämittaukseen ja hallintaan RAPAN-1 ja RAPAN-2 // Instruments and experimental technology, 1997, nro 5, s. 161.
• Afanasiev A. V., Lebedev V. S., Orlov I. Ya., Khrulev A. E. Infrapunapyrometri materiaalien lämpötilan seurantaan tyhjiöasennuksissa // Instruments and Experimental Technique, 2001, nro 2, s. 155-158.
• Avdoshin E.S. Valonohjain infrapunaradiometrit (katsaus) // Instrumentit ja kokeellinen tekniikka, 1988, nro 2, s. 5.
• Avdoshin E.S. Kuitu-infrapunaradiometri. // Laitteet ja kokeellinen tekniikka, 1989, nro 4, s. 189.
• Sidoryuk OE Pyrometria voimakkaan taustasäteilyn olosuhteissa. // Laitteet ja kokeellinen tekniikka, 1995, nro 4, s. 201.
• Porev V. A. Televisiopyrometri // Instrumentit ja kokeellinen tekniikka, 2002, nro 1, s. 150.
• Shirobokov A. M., Shchupak Yu. A., Chuikin V. M. Terma-2-monispektrisellä lämpökameralla saatujen lämpökuvauskuvien käsittely. // Uutisia korkeakouluista. Instrumentointi. 2002. V.45, nro 2, s.17.
• Bukaty V. I., Perfilyev V. O. Automaattinen väripyrometri korkeiden lämpötilojen mittaamiseen laserlämmityksen aikana. // Laitteet ja kokeellinen tekniikka, 2001, nro 1, s. 160.
• Chrzanowski K., Bielecki Z., Szulim M. Yksikaistaisten, kaksikaistaisten ja monikaistaisten infrapunajärjestelmien lämpötilaresoluutioiden vertailu // Applied Optics. 1999 Voi. 38 nro 13. s. 2820.
• Chrzanowski K., Szulim M. Virhe lämpötilan mittauksessa monikaistaisilla infrapunajärjestelmillä // Applied Optics. 1999 Voi. 38 nro 10. s. 1998.

Linkit

• GOST 28243-96 Pyrometrit. Yleiset tiedot arkistoitu 4. maaliskuuta 2016 Wayback Machinessa .