В промышленном производстве часто возникают ситуации, при которых нужно точно определить температуру объекта без прямого контакта с ним. Обычные способы не дают нужного результата, поэтому ученые изобрели различные пирометры для измерения температуры бесконтактным методом. Приборы сразу же начали широко применяться и стали незаменимыми устройствами.
Общие сведения о приборе
Пирометр — это очень простой и удобный в работе прибор. Для того чтобы измерить температуру выбранного объекта, достаточно просто направить на него устройство. Оно мгновенно определяет степень нагрева и выдаёт показания.
Преимущества и недостатки
Прибор пирометр, как и большинство изобретённых устройств, имеют свои достоинства и недостатки. Они обуславливаются особенностями устройства и условиями применения.
К преимуществам можно отнести следующие:
Простота конструкции и малые габариты. Пирометры используются довольно часто, поэтому малые размеры позволяют носить их даже в самом небольшом кармане или специальной сумке.- Низкая стоимость. Использование минимального количества деталей в конструкции позволяет производителям выпускать приборы в большом объёме и продавать их по низкой цене.
- Высокая надёжность. Аппарат отличается хорошей работоспособностью, что незаменимо при использовании его в экстремальных условиях.
- Широкий диапазон измерения. Большинство современных пирометров позволяют определять температуру объекта в пределах от 10 до 800 градусов. В выпущенных под конкретные задачи устройствах этот показатель может достигать и более высоких значений.
Кроме положительных сторон, есть и отрицательные. Их нужно учитывать при выборе и покупке прибора.
Среди недостатков можно выделить такие:
- Зависимость прибора от излучательной способности объекта. При измерении температуры у одинаково нагретого блестящего и тёмного предмета будут получаться разные показатели.
- Пирометр может выдавать неправильные показания из-за структуры поверхности объекта исследования, его физического состояния и наличия защитных покрытий.
- Откорректировать показатели и установить погрешность можно только на самых новых приборах. Старые аппараты такой функцией не обладают.
- На точность измерений влияет расстояние. Чем оно больше, тем выше вероятность выдачи неправильных показателей.
Сферы применения
Пирометры широко используются на производстве, где установлено много нагревательных приборов. С их помощью проверяется температура теплотрасс, бойлеров, паропроводов и обрабатываемых деталей. Электрики этим прибором проверяют степень нагрева кабелей, трансформаторов и мест соединения проводов, а металлурги — печей, станков, прессов.
Не обошли вниманием пирометр и автомастера. Им они проверяют нагрев электродвигателя и прочих деталей машины. В пищевой промышленности такие устройства используют для получения точных сведений о температуре хранения тех или иных продуктов питания.
Бесконтактные пирометры иногда используют для особых случаев. Среди них стоит отметить следующие:
- Необходимость провести быстрое измерение (при пожарах и прочих непредвиденных ситуациях).
- Исследование предметов или деталей, обладающих низкой теплоёмкостью.
- Следить за степенью нагрева объектов, к которым запрещено прикасаться руками или какими-либо устройствами.
- Измерение температуры тонкого поверхностного слоя изделия или очень маленькой его детали.
- Контроль за степенью нагрева заготовки при изготовлении деталей особой важности.
- Исследование объектов, которые работают от электрической энергии.
- Необходимость определения температуры быстро движущегося объекта.
- Проверка степени нагрева труднодоступных узлов или отдельных его деталей.
Устройство и принцип действия
Пирометр относится к приборам, которые позволяют измерять температуру объекта, находясь на расстоянии от него. В большинстве случаев они изготавливаются в форме, очень похожей на пистолет. В прибор встроен небольшой жидкокристаллический индикатор, на который поступают все сведения о проведённых измерениях, и выдаётся их результат.
К основным функциям устройства относятся:
- вычисление и определение максимального, а также минимального значения среди нескольких проведённых измерений;
- звуковое и визуальное оповещение при достижении заданной границы;
- небольшой объём встроенной памяти для запоминания информации о проведённых замерах.
В современных устройствах предусмотрен USB-выход. С его помощью можно в кратчайшие сроки передавать данные на компьютер и сразу же обрабатывать их.
Пирометр состоит из таких деталей:
- оптические приборы;
- зеркало;
- видоискатель и его ось;
- измерительное устройство;
- электронный преобразователь;
- датчики;
- корпус;
- кнопки управления.
Все они обеспечивают нормальное функционирование аппарата и выдачу максимально точных результатов.
Принцип действия пирометра:
- Тепловые волны от объекта поступают в раструб устройства.
- Через него они поступают на датчик измерения температуры.
- В нём тепловая энергия преобразуется в электрический сигнал. Мощность последнего зависит от степени нагрева объекта. Чем она выше, тем больший показатель тока возникает на датчике.
- Затем сигнал поступает на электронный преобразователь, где он обрабатывается.
- Готовый результат выводится на жидкокристаллический экран.
Виды пирометров
Эти незаменимые в промышленности приборы выпускаются под потребности конкретного производства. Они разделяются на несколько видов:
По принципу действия: оптические, инфракрасные. Первые разделяются ещё на два вида, которые называются цветовыми (сравнивают яркость объекта с другими областями спектра) и яркостными (исследуют степень излучения, идущего от детали, со значениями накала нити).- По методу прицеливания: с оптическим и лазерным наведением.
- По коэффициенту излучения: постоянные и переменные.
- По методу перемещения: мобильные, стационарные.
- По измеряемым показателям: высокотемпературные (для определения показателей выше +400 градусов по Цельсию) и низкотемпературные (для измерения до 30 градусов ниже ноля).
Оптический аппарат
Такой пирометр считается одним из наиболее часто используемых. Он производит измерения в диапазоне инфракрасных лучей и видимого света. Состоит прибор из следующих деталей:
- объектив;
- лампа;
- ослабляющий светофильтр;
- нить накаливания;
- реостат;
- милливольтметр;
- рычаг реостата;
- монохромный светофильтр;
- окуляр;
- различные рукоятки для управления реостатом и всем прибором.
В основе принципа работы устройства лежит сравнение степени яркости излучения, исходящего от объекта с таким же показателем нити накаливания. Последний параметр определяется производителем и закладывается в память пирометра.
Оптический аппарат действует так:
- Исходящий от исследуемой детали свет попадает в объектив прибора.
- Через него он поступает в окуляр.
- Рабочий видит выдаваемую степень яркости и сравнивает её с аналогичным показателем температурной лампы. Весь процесс выполняется в монохроматическом свете, который создаётся при помощи специального светофильтра.
- Температура определяется с помощью милливольтметра. На нём нанесена специальная разметка, которая учитывает степень накала нити.
Инфракрасный радиометр
Этот вид пирометра работает на основе радиационного способа и в ограниченном интервале инфракрасного излучения. Для удобства пользования аппарат снабжён специальным лазерным указателем. Он помогает навести прибор на конкретное место детали и измерить его температуру.
Инфракрасный пирометр состоит из таких компонентов:
диафрагма;- объектив;
- кожух из меди;
- корпус;
- лампа;
- светофильтр;
- окуляр;
- накал;
- милливольтметр.
Принцип действия прибора основан на улавливании теплового излучения, идущего от горячего объекта, и фокусировке чувствительным элементом, соединённым с термопарой.
Работает прибор таким образом:
- Включённый пирометр наводится на изучаемую деталь так, чтобы она оказалась в объективе и полностью закрыла от глаз человека другие предметы.
- Окуляр передвигается и достигается максимальная чёткость изображения. При этом важно использовать светофильтр. Он не только позволит более точно выполнить измерения, но и убережёт глаза от вредного воздействия яркого света.
- Тепловое излучение поступает на чувствительный элемент прибора. Она изготовлен в виде пластинки из платины.
- К ней припаяны термопары, которые нагреваются в зависимости от температуры объекта.
- Она измеряется, и результат выдаётся на экран прибора.
Правила пользования и техника безопасности
Перед использованием пирометра необходимо подробно изучить его инструкцию. Это поможет не только лучше понять принцип работы, но и убережёт от большинства проблем, которые могут возникнуть во время эксплуатации.
Основные правила:
- Прибор включается, и его раструб направляется в сторону объекта исследований.
- Определяются пределы измерений.
- Выдаётся полученная информация.
- Данные записываются в память устройства или на любой внешний носитель.
Прибор очень прост, и работать с ним сможет даже тот человек, который первый раз держит его в руках.
Кроме правил пользования, нельзя забывать и о технике безопасности. Нужно соблюдать такие меры предосторожности при работе с прибором:
Запрещается направлять пирометр в глаза человека. Лазерный луч, который исходит от него, может вызвать ожоги и прочие повреждения органов зрения.- Хранить прибор нужно в недоступном для детей месте. Если этого не сделать, то малыш случайно может наткнуться на него и использовать в качестве игрушки. При этом малейшая неосторожность может привести к повреждениям различной степени тяжести.
- Запрещается класть прибор на горячую поверхность.
- После исследования сильно разогретой поверхности контактная измерительная головка становится довольно горячей. Из-за неосторожного обращения с ней можно получить ожог.
- Нельзя опускать аппарат в воду, так как он не герметичен. Такая неосторожность может испортить пирометр или способствовать неправильной его работе.
- Запрещается прикасаться к исследуемому объекту прибором, руками или любыми другими частями тела.
Пирометр — это полезное устройство, которое даёт возможность определить температуру бесконтактным методом. Если всё правильно сделать и соблюсти рекомендации профессионалов, то можно быстро выполнить требуемые измерения и получить максимально точные результаты. Во время работы нельзя забывать и о личной безопасности.
