Измерение температуры ИК-сенсором.

  • Просмотров: 3793
 

В данной статье мы не будем описывать физику процесса измерения температуры при помощи инфракрасного сенсора. Эту информацию можно почерпнуть из учебников. Наша задача предостеречь вас от типичных ошибок, которые можно совершить при измерении температуры пирометрическим способом.

Пирометрический датчик с беспроводной передачей данных WR-1-16 от НПК РэлсибПочему мы это делаем сейчас? Да потому, что в этом году мы начали производство собственного бесконтактного пирометрического датчика с беспроводной передачей данных как одного из компонентов нашей беспроводной системы контроля No-Wi-Sens System. И нам бы не хотелось в начале пути производства бесконтактных средств измерения температуры столкнуться с рекламациями, связанными с неправильным применением приборов данного класса.

К сожалению, тезис о том, что для измерения температуры какого-либо тела достаточно направить на него пирометр и просто нажать на кнопку - не совсем верный. Результат измерения может оказаться настолько далёким от истинного значения, что проще было бы прикоснуться к поверхности рукой и примерно определить температуру.

Для пирометрии есть определённая область применения, где преимущества ИК способа неоспоримы. Это объекты под напряжением, движущиеся и вращающиеся компоненты, предметы небольших размеров и объекты с низкими значениями теплоёмкости и теплопроводности. В последнем случае малопригодны контактные измерения, т.к. зонд датчика изменяет температурное поле контролируемого объекта, полученные значения являются слишком заниженными, а время измерения – чересчур велико. ИК метод измерения – неинерционный, а значит можно контролировать температуру при быстропротекающих процессах, температуру движущегося конвейера и т.д. ИК метод - бесконтактный, а значит можно сохранять стерильность продукта при контроле.

Однако если вы будете измерять температуру металлов, их окислов, жидкостей, то можете получить очень большую ошибку. Почему?

Пирометр DT811Дело в том, чувствительный элемент ИК сенсора (пирометра) регистрирует общий уровень излучения, приходящий от области контроля. Данное суммарное излучение состоит из трёх составляющих: излучение контролируемого объекта, напрямую связанное с его температурой, внешнее излучение, отражённое от объекта, внешнее излучение, прошедшее через контролируемый объект (фактор прохождения). Если две последние составляющие равны нулю, то мы имеем идеальное для ИК термометрии тело - чёрное тело, имеющее коэффициент излучения равный 1,0. Реальные тела имеют коэффициент излучения меньше 1,0.

У наиболее распространённых недорогих пирометров установлен фиксированный коэффициент излучения равный 0,95. Они предназначены для контроля температуры таких объектов, как бумага, керамика, дерево, тёмные эмали и краски, большинство пищевых продуктов, коэффициент излучения которых при длине волны более 8 мкм как раз приблизительно равен 0,95. Это так называемые серые излучатели. Точность измерения температуры таких объектов ИК термометром достаточно высокая.

Как металлы, так и их оксиды, особенно светлых цветов имеют низкое значение коэффициента излучения в пределах 0,3…0,9. Данный коэффициент также очень сильно зависит от качества обработки контролируемой поверхности, а также её температуры (цветные излучатели). Поэтому перед проведением измерений необходимо узнать коэффициент излучения для конкретного материала для контролируемого диапазона температуры. Сделать это можно контактным термометром. Естественно, что для работы с такими объектами необходимо иметь более дорогие пирометры с настраиваемым коэффициентом излучения. Для контроля температуры поверхности таких материалов можно предварительно закрыть место контроля плёнкой, имеющей коэффициент излучения близкий к 0,95.

Часто у потребителей возникает вопрос, влияет ли цвет на коэффициент излучения. Практически не влияет, т.к. большинство пирометров работает в области спектра 8…14 мкм, далёком от видимого излучения.

О влиянии температуры окружающей среды.

Перед проведением процесса измерения пирометр необходимо выдержать при температуре окружающей среды. Дело в том, что как и измеритель, работающий с термопарой, пирометр измеряет два сигнала: уровень излучения от контролируемого объекта с учётом коэффициента излучения и уровень фонового излучения, определяемого температурой окружающей среды. Если, например, вы захотели зимой при -40 С померить температуру железнодорожных букс пирометром, имеющим диапазон температуры эксплуатации от 0 С, вытащив его на время из тёплого футляра , то вы получите очень большую ошибку в измерении.

О влиянии температуры контролируемого объекта.

Тепловой пирометрЕсли вы используете стационарный датчик ИК, то его необходимо установить так, чтобы с одной стороны область контроля не была больше, чем размер контролируемого объекта, с другой стороны, чтобы контролируемый объект за счёт теплового излучения не нагревал датчик. Иногда сделать это довольно сложно. Приходится прибегать к таким приёмам, как принудительное охлаждение датчика сжатым воздухом или водой.

Измерение температуры расплава металла. Обычно расплав металла покрыт шлаком. В этом случае пирометр будет измерять температуру шлака и вы получите заниженные показания.

Применение ИК датчика в электрике. Контролируйте температуру пластмассовых частей: корпусов приборов, изолированных кабелей, а не наконечников, металлических контактов, проводов и т.д.! Иначе вы получите сильно заниженные данные.

Коэффициенты излучения некоторых материалов

НПК "Рэлсиб"

Powered by module Blog | News | Reviews | Gallery ver.: 4.32.5 Lightspeed (Commercial license) (opencartadmin.com)