Все электроприборы работают за счет прохождения через них электрического тока, который дополнительно нагревает проводники и оборудование. При этом в нормальном режиме эксплуатации создается баланс между повышением температуры и отводом ее части в окружающую среду.
При нарушениях качества контактов ухудшаются условия прохождения тока и повышается температура, которая может стать причиной неисправности. Поэтому в сложных электротехнических устройствах, особенно на высоковольтном оборудовании предприятий энергетики, осуществляется периодический контроль нагрева токоведущих частей.
Для устройств, находящихся под высоким напряжением, измерения осуществляются бесконтактным методом на безопасном расстоянии.
Принципы дистанционного измерения температуры
У любого физического тела происходит движение атомов и молекул, которое сопровождается . Температура объекта влияет на интенсивность этих процессов и о ее величине можно судить по значению теплового потока.
Бесконтактное измерение температуры основано на этом принципе.
Источник обследования с температурой «Т» излучает в окружающее пространство тепловой поток «Ф», который воспринимается тепловым датчиком, удаленным от источника тепла. После него преобразованный внутренней схемой сигнал выдается на информационное табло «И».
Приборы измерения температуры, осуществляющие ее замер по инфракрасному излучению, называют инфракрасными термометрами либо сокращенным названием «пирометры».
Для их точной работы важно правильно определить диапазон измерения на шкале электромагнитных волн, который составляет область примерно 0,5?20 мкм.
Факторы, влияющие на качество измеренияПогрешность пирометров зависит от комплекса факторов:
Влияние третьего фактора объясняет график изменения коэффициента излучения? от длины волны.
Способность инфракрасного излучения Фs черного материала берется за основу сравнения других изделий и принимается равным 1. Коэффициенты всех остальных реальных веществ ФR становятся меньше 1.
На практике пирометры пересчитывают излучение реальных объектов на показатели идеального излучателя.
Также на измерение оказывают влияние:
длина волны инфракрасного спектра, на которой проводится замер;
температура исследуемого вещества.
Как устроен бесконтактный измеритель температуры
По способу вывода информации и ее обработки приборы удаленного контроля нагрева поверхностей подразделяют на:
пирометры;
тепловизоры.
Устройство пирометров
Условно состав этих приборов поблочно можно представить:
инфракрасным датчиком с оптической системой и зеркальным световодом;
электронной схемой, преобразующей полученный сигнал;
дисплеем, на котором отображается температура;
кнопкой включения.
Поток теплового излучения фокусируется оптической системой и зеркалами направляется на датчик первичного преобразования тепловой энергии в электрический сигнал с величиной напряжения, прямо пропорциональной инфракрасному излучению.
Вторичное преобразование электрического сигнала происходит в электронном устройстве, после которого измерительно-счетный модуль осуществляет вывод информации на дисплей, как правило, в .
На первый взгляд кажется, что пользователю для замера температуры удаленного объекта достаточно:
включить прибор нажатием на кнопку;
навести на исследуемый объект;
снять показания.
Однако, для точного измерения необходимо не только учесть факторы, влияющие на показания, но и правильно выбрать расстояние до объекта, которое определяется оптическим разрешением прибора.
Поскольку эти характеристики прямо пропорциональны между собой, то для точного измерения температуры необходимо не только правильно навести прибор на объект, но и подобрать расстояние для выбора площади измеряемой зоны.
Тогда оптическая система будет обрабатывать тепловой поток от нужной поверхности без учета влияния излучения окружающих предметов.
С этой целью усовершенствованные модели пирометров оснащаются лазерными целеуказателями, которые помогают навести термодатчик на объект и облегчить определение площади контролируемой поверхности. Они могут иметь разные принципы работы и обладать неодинаковой точностью наведения.
Одиночный лазерный луч лишь приблизительно указывает место центра контролируемой зоны и позволяет определить ее границы неточно. Его ось смещена относительно центра оптической системы пирометра. За счет этого вводится погрешность параллакса.Коаксиальный способ лишен этого недостатка - луч лазера совпадает с оптической осью прибора и точно указывает центр измеряемой площади, но не определяет ее границы.
Указание размеров контролируемого участка предусмотрено в целеуказателе с двойным лазерным лучом . Но при маленьких расстояниях до объекта допускается ошибка, вызванная первоначальным сужением области чувствительности. Этот недостаток сильно проявляется на объективах с короткофокусным расстоянием.
Целеуказатели с кросс-лазером улучшают точность работы пирометров, оснащенных объективами с коротким фокусом.
Одиночный круговой лазерный луч позволяет определить зону контроля, но он тоже обладает параллаксом и завышает показания прибора на коротких дистанциях.
Круговой точный лазерный целеуказатель работает наиболее надежно и лишен всех недостатков предшествующих конструкций.
Пирометры отображают информацию о температуре методом текстово-цифрового вывода на дисплей, которая может дополняться другими сведениями.
Устройство тепловизоров
Конструкция этих измерительных приборов температуры напоминает устройство пирометров. У них в качестве приемного элемента потока инфракрасного излучения работает гибридная микросхема.
Она своим фоточувствительным эпитаксиальным слоем через сильнолегированную подложку воспринимает ИК поток.
Устройство приемника тепловизора с гибридной микросхемой показано на картинке.
Все приемы работы с тепловизором выполняются так же, как и с пирометром, но на его экране выводится картинка электротехнического оборудования, представленная уже в переработанном цветовом диапазоне с учетом состояния нагрева всех деталей.
Рядом с термическим изображением размещается шкала перевода цветов в линейку температур.При сравнении работы пирометра и тепловизора можно увидеть разницу:
пирометр определяет среднюю температуру в контролируемой им области;
тепловизор позволяет оценить нагрев всех составных элементов, расположенных в наблюдаемой им зоне.
Особенности конструкций бесконтактных измерителей температуры
Описанные выше устройства представлены мобильными моделями, позволяющими выполнять последовательные замеры температуры на многих местах работы электрического оборудования:
вводах силовых и измерительных трансформаторов и выключателей;
контактах разъединителей, работающих под нагрузкой;
сборках систем шин и секций высоковольтных распределительных устройств;
в точках соединения проводов воздушных линий электропередач и других местах коммутации силовых цепей.
Однако, в отдельных случаях выполнения технологических операций на электрооборудовании сложные конструкции бесконтактных измерителей температуры не нужны и вполне можно обойтись простыми моделями, установленными стационарно.
В качестве примера можно привести метод измерения сопротивления обмотки ротора генератора при работе с выпрямительной схемой возбуждения. Поскольку в ней наводятся большие переменные составляющие напряжения, то контроль ее нагрева осуществляется постоянно.
Дистанционный замер и отображение температуры у обмотки возбуждения происходит на вращающемся роторе. Термодатчик стационарно располагается в наиболее благоприятной зоне контроля и воспринимает направленные на него тепловые лучи. Сигнал, обработанный внутренней схемой, выводится на устройство отображения информации, которое может быть оборудовано стрелочным указателем и шкалой.Схемы, работающие по этому принципу, отличаются относительной простотой и надежностью.
В зависимости от назначения пирометры и тепловизоры подразделяют на устройства:
высокотемпературные, предназначенные для измерения сильно нагретых объектов;
низкотемпературные, способные контролировать даже охлаждение деталей при морозе.
Конструкции современных пирометров и тепловизоров могут оборудоваться системами связи и передачи информации через с удаленными компьютерами.
Купить пирометры с доставкой и гарантией 1 год в Москве - выбирайте. Пирометр () - прибор для бесконтактного измерения температуры.
Ознакомьтесь с полным каталогом пирометров
По области применения инфракрасные термометры классифицируют на 2 типа:
По температурному диапазону на:
По рабочему диапазону
Инфракрасные термометры относятся к группе приборов неразрушающего контроля, что позволяет проводить измерение температур без непосредственного контакта с измеряемой поверхностью, как в случае контактными электронными термометрами. Их использование гарантирует безопасность при диагностике дефектов и мониторинге различных процессов, а также помехоустойчивость в процессе измерения для получения объективных и точных результатов.
По большому счету любой инфракрасный термометр является идеальным профессиональным диагностическим инструментом для проведения технического обслуживания, обеспечивающим максимальную точность измерения температуры на любом расстоянии.
Принцип действия бесконтактного термометра заключается в измерении силы теплового излучения, исходящего от объекта преимущественно в диапазонах видимого света и инфракрасного излучения.
Изначально термин «пирометр» использовался для обозначения прибора, предназначенного для измерения температуры по яркости предельно нагретого предмета. На сегодняшний день понятие несколько расширилось, поскольку, с развитием технологий появились абсолютно новые приборы - инфракрасные.
Инфракрасные термометры применяют в различных отраслях. Сфера их применения достаточно широка:
Очевидно, что измерение температуры современными приборами имеет ряд преимуществ перед обычными термометрами. Измерения возможно проводить без остановки производства или технического процесса. Все измерения температуры производятся с безопасного расстояния. При этом присутствует значительное увеличение производительности труда работников благодаря моментальности измерений.
Модель | AR300 | AR872D | AR892 |
Измеряемая температура, ?С | от -32 до +300 | от -50 до +1050 | от +200 до +1800 |
Показатель визирования | 1:12 | 1:20 | 1:80 |
Точность, ?С | ±2 | от -50 до 0: ±3; от 0 до +100: ±1.5; от 100 до 1050: ±1.5 | ±2 |
Температура эксплуатации, ?С | от -25 до +55 | от -15 до +50 | от -10 до +50 |
Коэффициент теплового излучения | 0.95 | от 0.10 до 1.00, шаг 0.01 | от 0.10 до 1.00, шаг 0.01 |
Спектр, мкм | 8-14 | 8-14 | 8-14 |
Прицеливание | точечный лазер | точечный лазер | точечный лазер |
Питание | 9В "Крона" | 9В "Крона" | 9В "Крона", DC9V |
Связь с компьютером | нет | нет | есть, RS-232 |
Доп. функции | нет | часы, min, max, отклонение, контроллер, среднее, разъем для штатива, кейс | часы, min, max, отклонение, контроллер, среднее, разъем для штатива, шнур RS232, ПО для ПК, кейс |
Размеры, мм | 140х80х38 | 220х134х60 | 220х134х60 |
Вес, г | 130 | 480 | 480 |
Цена с НДС, руб. | 2530 | 6790 | 18520 |
В настоящее время наряду с контактными средствами измерения все более широкое применение в промышленности находят средства бесконтактного измерения температуры - пирометры и тепловизоры.
Пирометр
- это средство измерения температуры по тепловому излучению объекта, предназначенное для отображения значения температуры на индикаторе прибора или преобразования в аналоговый или цифровой сигнал. Пирометры способны измерять температуру круговой зоны, ограниченной полем зрения прибора и усредняют температуру в пределах данной зоны. Зона видимости пирометра зависит от расстояния до объекта и от оптического разрешения пирометра, таким образом варьируя эти два параметра, с помощью пирометра можно измерять как температуру тонкой проволоки, так и среднюю температуру поверхности кузова автомобиля перед покраской.
Тепловизор
- это средство измерения температуры по тепловому излучению объекта, предназначенное для определения значения температуры и преобразования её в визуальную картину распределения тепловых полей по поверхности объекта. Тепловизор позволяет получить обобщенную информацию - тепловую картину некоторой области и конкретное значение температуры интересуемого объекта, размер которого равен или больше размера элементарной ячейки поля зрения тепловизора.
С 2000 года для тех приложений, где применение контактных датчиков температуры серии Метран-200 затруднительно или невозможно, ПГ «Метран» предлагает бесконтактные средства измерения температуры производства фирмы Raytek (Германия). Компания Raytek, одна из ведущих фирм мира, специализирующихся на разработке и изготовлении приборов для бесконтактного измерения температуры. В будущем ПГ «Метран» планируется совместное с компанией Raytek производство бесконтактных средств измерения температуры на собственной производственной базе.
Применение бесконтактных средств измерений позволяет производить измерения температуры движущихся объектов; объектов, расположенных в труднодоступных местах; избегать повреждений средства измерения при контроле высоких температур; предотвращать возможные загрязнения и повреждения измеряемого объекта, при измерении температуры объекта, целостность или стерильность которого нельзя нарушать. В случае, когда необходимо измерить температуру микроскопических объектов, теплоемкость которых мала, бесконтакный способ измерения позволяет избежать искажений температуры объекта, вносимых контактным средством. Неоспоримыми преимуществами бесконтактных средств измерения температуры перед контактными являются следующие:
высокое быстродействие (до 1 мс) - необходимо в случае измерения температуры быстропротекающих процессов;
возможность измерения температуры объекта без его отключения от технологического процесса - обнаружение точек перегрева, которые возникают только во время работы объекта;
обеспечение безопасности персонала, проводящего измерение температуры объектов, находящихся под напряжением, так как работы производятся на расстоянии и не требуют отключения электроэнергии.
Существует ряд технологических процессов, когда применение контактных датчиков невозможно, в таких случаях применение пирометров - это единственно возможный способ контроля температуры. В случае, когда, например, необходимо замерить температуру от 1800 °С до 3000 °С, контактные средства измерения применить невозможно, но бесконтактные приборы легко решают эту задачу.
Функциональные возможности пирометров позволяют, кроме текущего значения температуры, фиксировать максимальную, минимальную температуру объекта, их разницу, а также среднюю температуру за промежуток времени. Наличие цифрового интерфейса у пирометров (RS-232, RS-485, Hart-протокол) позволяет перенастраивать прибор и контролировать значение измеряемой температуры непосредственно с персонального компьютера. Специальное программное обеспечение пирометров позволяет создавать отчеты в виде графиков и формировать базы данных.
Пирометры и тепловизоры имеют перед контактными датчиками температуры, как ряд преимуществ, так и некоторые недостатки - зависимость показаний от расстояния до измеряемого объекта, от отражательных свойств измеряемой поверхности, от излучения прямо не попадающих в поле зрения пирометра областей измеряемого объекта. Для того чтобы выбрать способ измерения, нужно оценить все за и против.
ПГ «Метран» предлагает сегодня большой выбор портативных переносных и стационарных пирометров для различных применений, а также доступный по цене тепловизор. Предлагаемые приборы имеют сертификаты России, Украины и Белорусии, руководства по эксплуатации и методики поверки на русском языке. ПГ «Метран» обеспечивает квалифицированную техническую поддержку, сервисное обслуживание продукции, предлагает услуги по ремонту, периодической поверке и калибровке.
Переносные пирометры измеряют температуру в диапазоне от -30°С до 3000°С с погрешностью до 0,75% от измеряемой величины, могут запоминать до 100 значений температуры, передавать данные измерений по цифровому выходу на персональный компьютер.
Стационарные пирометры измеряют температуру от -40°С до 3000°С с погрешностью до 0,3% от измеряемой величины, имеют оптическое разрешение до 300:1, время отклика до 1 мс и выходные сигналы - термопары типа J/K/E/N/T/R/S, 0-5 В, 4-20 мА, интерфейсы RS-485 или RS-232, механическое реле.
Тепловизор имеет следующие технические характеристики:
неохлаждаемая микроболометрическая матрица 160 x 120 ячеек;
диапазон измеряемых температур от 0 оС до 250 оС;
спектральный диапазон 7-14 мкм;
ЖКИ дисплей с тремя градациями яркости изображения для разных условий работы;
оптическое разрешение 90:1, минимальное расстояние до объекта измерения 60 см;
лазерный прицел - указатель центра зоны съемки;
память до 100 снимков и данных;
время непрерывной работы без перезарядки - 5 часов;
связь с персональным компьютером по USB-порту.
Все эти приборы специально разработаны и откалиброваны для решения проблем измерения температуры в промышленности. В настоящее время бесконтактный метод измерения температуры широко востребован в энергетике. Он применяется для диагностики электрооборудования под напряжением, для технического обслуживания энергооборудования. С помощью пирометров и тепловизоров можно быстро и безопасно контролировать температуру электрических двигателей, корпусов трансформаторов, кожухов шинопроводов, оборудования электрических подстанций, обнаруживать осушенные участки высоковольтных кабельных линий, котролировать температуру электроизоляторов. В жилищно-коммунальном хозяйстве с помощью пирометров и тепловизоров производят контроль температуры труб подачи и забора воздуха, измеряют температуру теплотрасс, определяют места утечек тепла, проводят инспекцию кровли. Бесконтактный метод измерения температуры позволяет сократить время проведения измерений и обезопасить персонал, продлить срок службы средства измерения и расширить диапазон измеряемых температур. Дешевизна бесконтактного метода контроля температуры, его оперативность и доступность позволяют использовать пирометры и тепловизоры практически на любом предприятии.
Благодаря своей простоте в работе, широкому диапазону измеряемых температур, малому времени отклика, отсутствию необходимости контактировать с объектом, своим функциональным возможностям бесконтактные средства измерения температуры находят широкое применение не только там, где это единственно возможное средство измерения, но и постепенно начинают вытеснять контактные датчики температуры.
В последнее время широкое распространение получил прибор, который называется "пирометр". Что это за устройство и в чем его суть? Его предназначение — измерение температуры объекта на определенном расстоянии от него.
При помощи пирометров можно безопасным способом получить показатели температуры труднодоступных или раскаленных предметов, поэтому они являются незаменимыми помощниками на любом промышленном производстве. Ведь часто бывают ситуации, когда просто невозможно подойти к объекту измерения, или же он представляет опасность для здоровья людей.
Первый пирометр (что это за устройство, читайте ниже) был изобретен голландским физиком Питером ван Мушенбруктом. Эти приборы могли измерять температуру тел только визуально. Основные расчеты составлялись из обработки данных об изменении цвета и яркости раскаленного предмета. Конечно, эти показатели не были достаточно точными. В настоящее время функциональность таких приборов значительно расширилась, это позволило измерять температуру не только нагретых предметов, но и тех объектов, у которых этот показатель не превышает 0 градусов. Например, инфракрасный пирометр Optris в диапазоне от -32 до +900 0 С.
Совершенствование этих приборов началось в 60-х годах XIX века. Данная отрасль успешно развивается и в настоящее время. Благодаря активным разработкам, появилась возможность производить промышленные пирометры, которые оснащались высокими техническими характеристиками. При этом с освоением нанотехнологий размеры устройств с каждым годом становились все меньше, что делало их использование максимально удобным.
Первая портативная модель пирометра была разработана в 1967 году ведущей американской компанией Wahl. Именно она послужила прототипом современных инфракрасных устройств. Внедрение новых технологий и разработок позволило усовершенствовать работу пирометра. Основной ее принцип строился на определении тепловой энергии, которую излучал объект. С широким внедрением данных приборов появилась возможность измерять дистанционно температуру как жидких, так и твердых тел.
Термометр-пирометр сегодня классифицируется по нескольким важнейшим параметрам. Давайте рассмотрим их подробно.
По данному критерию можно выделить три основных вида:
Для того чтобы получать точные показатели температур, необходимо правильно подобрать пирометр. Что это означает? Данное устройство имеет два типа модификаций:
Бесконтактный пирометр также классифицируется по типу назначения:
Рекомендация: сотрудникам, которые делают замеры температур очень часто, перед приобретением прибора рекомендуется обратить внимание на пирометры инфракрасные. Не помешает также сравнить основные характеристики и стоимость нескольких образцов, доступных на рынке. Ниже предоставим краткое описание четырех видов инфракрасных пирометров.
Инфракрасный (одноцветный) пирометр предназначен для измерения одной волны тепловой энергии. недорогие, являются идеальным портативным вариантом. Принцип их работы очень простой: достаточно навести пирометр на объект и нажать соответствующую кнопку. Их бесспорным преимуществом является возможность проводить замеры температур с любого расстояния.
Данные приборы имеют ограничение по измерению диаметра пятна, а также очень чувствительны к загрязненности окружающей среды. Именно эти недостатки значительно уменьшают сферу их применения, например, в задымленном или очень влажном помещении одноцветный пирометр будет работать некорректно.
Одной из упрощенных разновидностей инфракрасных пирометров является термопара. Основная особенность данного прибора заключается в отсутствии сложной электроники, которая используется для усиления получаемого сигнала. Именно это стало его неоспоримым достоинством, которое предоставило уникальную возможность для применения данного прибора. Принцип работы термопара достаточно прост: получаемое излучение преобразуется в термопарный нелинейный сигнал.
Преимущества:
Также стоит обратить внимание и на недостатки. В принципе, их только два:
Данный прибор появился сравнительно недавно. Это более усовершенствованная модель, которая измеряет значение двух и более излучаемых волн. Преимуществом двуцветного пирометра, которое значительно отличает его от традиционных инфракрасных устройств, является возможность работать в разных Именно эти показатели позволяют пользоваться с этим прибором в загрязненных местах, так как на него не влияет наличие посторонних веществ, типа дыма, газа, пара и других. Также данный пирометр незаменим в работе с показателями черноты, он с точностью определит температуру твердого металла, переходящего в жидкое состояние.
Принцип работы данных устройств идентичен традиционным пирометрам. Отличие состоит только в наличие по которому транспортируется световой поток. Преимущество такой комплектации заключается в том, что данный шнур можно произвольно изгибать. Благодаря этому появляется возможность производить замеры температуры в самых труднодоступных местах.
Оптоволоконные пирометры широко используются в местах с повышенным электромагнитным полем, где традиционные модели полностью бессильны. Такие приборы оснащены фиксированным фокусом. Он позволяет замерять энергии с минимальным диаметром пятна от 0,1 мм. Однако такой фокус устанавливает ограничения в расстоянии: для проведения точного измерения необходимо четко соблюдать указанную в инструкции дистанцию.
Для того чтобы проводить замеры на большом расстоянии, производители установили на пирометры Они бывают нескольких видов.
Приобретая данное устройство, необходимо проверить, есть ли в комплекте инструкция. Пирометр - сложный прибор, поэтому самостоятельно разобраться с функциями будет достаточно трудно. В инструкции описываются важные пункты, которые нужны для правильной работы. Вот некоторые из них:
Пирометры инфракрасные широко применяются в разных отраслях:
Пирометры - это компактные приборы, позволяющие мгновенно измерять температуру в диапазоне -50°С - +3000°С на расстояниях от 1 до 30м. Достаточно просто направить пирометр на объект измерения и нажать на кнопку.
Размеры области определения температуры пирометром зависят от оптического разрешения (показателя визирования) прибора. Показателем визирования называется отношение диаметра пятна контроля прибора на объекте измерения к расстоянию до объекта и обозначается D:S.
Чем выше показатель визирования тем дороже пирометр. Выбор оптического разрешения полностью зависит от реального размера объекта и расстояния, на котором возможны данные измерения. Для большинства применений вполне достаточно пирометров с оптическим разрешение 10:1 - 40:1. Но там, где надо контролировать температуру сильно нагретых объектов или небольших по размерам предметов на большом расстоянии, требуются модели с более высоким показателем визирования 50:1 - 180:1.
пирометры излучения применяются для измерения температуры в диапазоне от +100 до 2500 градусов Цельсия. Пирометры излучения работают по принципу измерения излучаемой нагретыми телами энергии, изменяющейся в зависимости от температуры этих тел.