Pyrometer

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 20 maj 2020; kontroller kräver 5 redigeringar .

Pyrometer (av andra grekiska πῦρ  " eld , värme" + μετρέω "jag mäter") är en anordning för  beröringsfri mätning av kroppstemperatur . Funktionsprincipen är baserad på att mäta kraften hos den termiska strålningen från ett objekt, huvudsakligen inom områdena infraröd strålning och synligt ljus .

Utnämning

Pyrometrar används för att på distans bestämma temperaturen på föremål i industrin, vardagen, bostäder och kommunala tjänster , vid företag där temperaturkontroll i olika tekniska produktionsstadier är av stor betydelse (stålindustri, oljeraffineringsindustri). Pyrometrar kan fungera som ett sätt för säker fjärrmätning av temperatur av glödande föremål, vilket gör dem oumbärliga för att säkerställa korrekt kontroll i fall där fysisk interaktion med det kontrollerade föremålet är omöjligt på grund av höga temperaturer. De kan användas som värmedetektorer (förbättrade modeller) för att bestämma områden med kritiska temperaturer i olika industriområden.

Historik

En av de första pyrometrarna uppfanns av Pieter van Muschenbroek . Ursprungligen användes termen i relation till instrument utformade för att mäta temperatur visuellt, genom ljusstyrkan och färgen på ett mycket uppvärmt (varmt) föremål. För närvarande är innebörden något utökad, i synnerhet vissa typer av pyrometrar (det är mer korrekt att kalla sådana enheter infraröda radiometrar ) mäter ganska låga temperaturer (0 ° C och ännu lägre).

Utvecklingen av modern pyrometri och bärbara pyrometrar började i mitten av 1960-talet och fortsätter än i dag. Det var vid denna tidpunkt som de viktigaste fysiska upptäckterna gjordes, vilket gjorde det möjligt att starta tillverkningen av industriella pyrometrar med höga konsumentegenskaper och små övergripande dimensioner. Den första bärbara pyrometern utvecklades och tillverkades av det amerikanska företaget Wahl 1967. Den nya principen för att konstruera jämförande paralleller, när slutsatsen om kroppens temperatur gjordes på grundval av data från en infraröd mottagare som bestämmer mängden termisk energi som emitteras av kroppen , gjorde det möjligt att avsevärt utöka mätgränserna temperaturen hos fasta och flytande kroppar .

Klassificering av pyrometrar

Pyrometrar kan delas in enligt flera huvudfunktioner:

• Optisk . De låter dig visuellt bestämma, som regel, utan användning av speciella enheter, temperaturen på en uppvärmd kropp , genom att jämföra dess färg med färgen på en referensmetalltråd som värms upp av en elektrisk ström i speciella glödlampor .
• Strålning . Temperaturen uppskattas med hjälp av den omräknade indikatorn för termisk strålningseffekt . Om pyrometern mäter i ett brett spektralband av strålning , så kallas en sådan pyrometer en totalstrålningspyrometer .
• Färg (andra namn: multispektral, spektralt förhållande ) - låter dig mäta temperaturen på ett objekt, baserat på resultaten av att jämföra dess värmestrålning i olika delar av spektrumet .

Temperaturområde

• Låg temperatur . De har förmågan att mäta temperaturen på objekt med låg i förhållande till rumstemperaturer, till exempel temperaturen i kylskåp.
• Hög temperatur . Endast temperaturen hos starkt uppvärmda kroppar uppskattas, när bestämningen "med ögat" inte är möjlig. Vanligtvis har de ett betydande fel mot den övre gränsen för mätningen av enheten.

Prestanda

• Bärbar . De är bekväma i drift under förhållanden där den erforderliga mätnoggrannheten krävs , med rörlighet, till exempel för att mäta temperaturen på rörledningssektioner på svåråtkomliga platser. Vanligtvis är sådana bärbara enheter utrustade med en liten display som visar grafisk eller text-numerisk information.
• Stationär . Är avsedda för mer exakt mätning av temperatur på föremål. De används främst i stora industriföretag för kontinuerlig övervakning av den tekniska processen vid tillverkning av smält metall och plast.

Visualisering av kvantiteter

• Text-numerisk metod . Den uppmätta temperaturen uttrycks i grader på den digitala displayen. Längs vägen kan du se ytterligare information.
• Grafisk metod . Låter dig se det observerade objektet i den spektrala nedbrytningen av områden med låga, medelhöga och höga temperaturer, markerade i olika färger.

Oavsett klassificering kan pyrometrar förses med ytterligare strömkällor, såväl som medel för att överföra information och kommunicera med en dator eller specialiserade enheter (vanligtvis via RS-232- bussen ).

Huvudsakliga felkällor i pyrometrar

De viktigaste egenskaperna hos pyrometern, som bestämmer temperaturmätningens noggrannhet, är den optiska upplösningen och inställningen av objektets emissivitet [1] .

Ibland kallas optisk upplösning som synindex. Denna indikator beräknas som förhållandet mellan diametern av punkten (cirkeln) på ytan, vars strålning registreras av pyrometern, och avståndet till objektet. För att välja rätt enhet måste du känna till omfattningen av dess tillämpning. Om det är nödvändigt att ta temperaturmätningar på kort avstånd, är det bättre att välja en pyrometer med en liten upplösning, till exempel 4:1. Om temperaturen måste mätas på flera meters avstånd rekommenderas att välja en pyrometer med högre upplösning så att främmande föremål inte kommer in i synfältet. Många pyrometrar har en laserpekare för exakt inriktning.

Emissivitet ε (emissivitet, emissivitet) - förmågan hos ett material att reflektera infallande strålning. Denna indikator är viktig när man mäter yttemperatur med en infraröd termometer (pyrometer). Denna indikator definieras som förhållandet mellan energin som emitteras av en given yta vid en viss temperatur och strålningsenergin från en helt svart kropp vid samma temperatur. Den kan ta värden från 0 till 1 [2] . Användningen av en felaktig emissionsfaktor är en av huvudkällorna till mätfel för alla pyrometriska temperaturmätningsmetoder. Emissionsförmågan påverkas starkt av oxidationen av metallytan. Så om koefficienten för oxiderat stål är ungefär 0,85, minskar den för polerat stål till 0,75.

Applikation

Termisk kraftteknik  - för snabb och exakt temperaturkontroll i områden som inte är tillgängliga eller lite tillgängliga för en annan typ av mätning.

Kraftindustri  - kontroll och brandsäkerhet, drift av anläggningar (järnvägstransport - temperaturkontroll av axelboxar och kritiska enheter av gods- och personbilar).

Laboratoriestudier - när man genomför studier av aktiva substanser i aktiva medier, såväl som i de fall där kontaktmetoden bryter mot experimentets renhet (till exempel är kroppen så liten att den när den mäts med kontaktmetoden förlorar en betydande en del av värmen, eller helt enkelt är för ömtålig för denna typ av mätning). Det används inom astronautik (kontroll, experiment)

Konstruktionspyrometrar  används för att fastställa värmeförluster i bostads- och industribyggnader, på elnätet , för att effektivt hitta brott i det värmeisolerande skalet .

Hushållsapplikationer - mätning av kroppstemperatur, mat under tillagning och mycket mer.

Ett separat stort användningsområde för pyrosensorer är rörelsesensorer i byggnadssäkerhetssystem. Sensorer reagerar på förändringar i infraröd strålning i rummet.

Se även

• Bolometer
• Termometer
• Termoelement
• Flambranddetektor
• Värmekamera

Anteckningar

1. ↑ Val av pyrometer. Optisk upplösning
2. ↑ Materialemissionsfaktorer (typiska värden). . Hämtad 16 april 2015. Arkiverad från originalet 19 april 2015. (obestämd)

Litteratur

Böcker

• Lineweg F. Mätning av temperaturer inom teknik. Katalog. - Moskva "Metallurgy", 1980
• Kriksunov L. Z.  Handbok om grunderna för infraröd teknik. - M .: Sovjetisk radio, 1978. - 400 sid.
• Kremenchugsky L. S., Roitsina O. V. Pyroelektriska strålningsdetektorer. - Kiev: Nauk. Dumka, 1979. - 381 sid.
• Temperaturmätningar. Katalog. - Kiev: Naukova Dumka, 1989, 703 s.
• Ribot G. Optisk pyrometri, trans. från franska, M. - L., 1934
• Gordov A. N. Fundamentals of pyrometry, 2nd ed., M., 1971.
• Sosnovsky A. G., Stolyarova N. I. Mätning av temperaturer. - M .: Kommittén för standarder, åtgärder och mätinstrument, 1970. - S. 257.
• Rantsevich VB Pyrometri med främmande strålningskällor. - Minsk: Science and technology.:, 1989, -104s..

Tidskrifter

• Belozerov A. F., Omelaev A. I., Filippov V. L. Moderna anvisningar för tillämpning av IR-radiometrar och värmekamera inom vetenskaplig forskning och teknik. // Optisk tidskrift, 1998, nr 6, s.16.
• Skoblo V.S. Om uppskattningen av verkningsområdet för värmeavbildningssystem. // Nyheter om lärosäten. Instrumentation. 2001. V.44, nr 1, sid. 47.
• Zakharchenko V. A., Shmoylov A. V. Mottagare av infraröd strålning // Instruments and Experimental Technique, 1979, nr 3, s.220.
• Ismailov M. M., Petrenko A. A., Astafiev A. A., Petrenko A. G. Infraröd radiometer för bestämning av termiska profiler och indikering av temperaturskillnad. // Apparater och experimentell teknik, 1994, nr 4, s.196.
• Mukhin Yu. D., Podyachev S. P., Tsukerman V. G., Chubakov P. A. Strålningspyrometrar för fjärrmätning och kontroll av temperatur RAPAN-1 och RAPAN-2 // Instruments and experimental technique, 1997, No. 5, p.161.
• Afanasiev A. V., Lebedev V. S., Orlov I. Ya., Khrulev A. E. Infraröd pyrometer för övervakning av temperaturen på material i vakuuminstallationer // Instruments and Experimental Technique, 2001, nr 2, s. 155-158.
• Avdoshin E. S. Ljusstyrda infraröda radiometrar (översikt) // Instruments and experimental technique, 1988, No. 2, p.5.
• Avdoshin E.S. Fiber infraröd radiometer. // Apparater och experimentell teknik, 1989, nr 4, s.189.
• Sidoryuk OE Pyrometri under förhållanden med intensiv bakgrundsstrålning. // Apparater och experimentell teknik, 1995, nr 4, s.201.
• Porev V. A. TV-pyrometer // Instruments and experimental technique, 2002, No. 1, p.150.
• Shirobokov A. M., Shchupak Yu. A., Chuikin V. M. Bearbetning av värmebilder erhållna med Terma-2 multispektral värmekamera. // Nyheter om lärosäten. Instrumentation. 2002. V.45, nr 2, s.17.
• Bukaty V. I., Perfilyev V. O. Automatiserad färgpyrometer för mätning av höga temperaturer under laseruppvärmning. // Apparater och experimentell teknik, 2001, nr 1, s.160.
• Chrzanowski K., Bielecki Z., Szulim M. Jämförelse av temperaturupplösning för enkelbands-, dubbelbands- och multibands infraröda system // Applied Optics. 1999 vol. 38 nr 13. sid. 2820.
• Chrzanowski K., Szulim M. Fel vid temperaturmätning med multiband infraröda system // Applied Optics. 1999 vol. 38 nr 10. sid. 1998.

Länkar

• GOST 28243-96 Pyrometrar. Allmänna specifikationer Arkiverade 4 mars 2016 på Wayback Machine .