Бесконтактное измерение температуры металлов | специальная статья

Почти на всех промышленных этапах производства поддержание заданной температуры является фактором, обеспечивающим технологический процесс и качество продукции. Бесконтактные инфракрасные термометры получили при этом широкую известность в качестве измерительной техники, поскольку они не оказывают влияния на объект измерения. Это касается и процесса измерения металлов.

Правильный контроль и управление температурой технологического процесса требуют качественного консультирования со стороны изготовителя или базовых знаний по измерительной технике у клиента. В данной статье приводится основная информация по важным параметрам, например, коэффициенту излучения и отражения, а также вытекающим из них ошибкам измерения. Дополнительно показывается, какое влияние они оказывают на измерение металлов, и почему здесь возможно использование надёжного и воспроизводимого бесконтактного способа измерения.

Инфракрасный спектр излучения

Если объект имеет температуру выше абсолютного нуля 0 K (–273,15 °C), то он испускает пропорциональное своей собственной температуре электромагнитное излучение. Инфракрасная спектральная область занимает при этом во всём электромагнитном спектре излучения только очень ограниченный участок. Он располагается от конца видимой спектральной области около 0,78 мкм до значений длины волны 1 000 мкм. Спектр представляющего интерес для измерения температуры инфракрасного излучения достигает диапазона от 0,8 до 14 мкм. Выше данных значений длины волны количества энергии незначительны до такой степени, что чувствительность детекторов недостаточна для их измерения.

Испускаемое объектом инфракрасное излучение проходит сквозь атмосферу и может с помощью линзы фокусироваться на детектор. Детектор генерирует электрический сигнал, соответствующий излучению. Преобразование сигнала в пропорциональную температуре объекта выходную величину осуществляется посредством усиления сигнала и последующей цифровой обработки. Измеряемая величина может отображаться на дисплее или выдаваться в качестве электрического сигнала.

Стандартные выходы для передачи измеряемых величин в системы регулирования доступны в форме линейных сигналов 0/4–20 мА, 0–10 В и в качестве сигналов термопар. Помимо этого, большинство используемых сегодня инфракрасных термометров имеют цифровые интерфейсы (USB, RS232, RS485, реле, PROFIBUS DP, шина данных CAN, Ethernet) для вывода данных, а также для прямого доступа к параметрам устройств.

www.optris.ru

Какой выбрать высокотемпературный термометр для металлургии ?

Высокотемпературный пирометр – профессиональный инфракрасный термометр, для проведения измерения температуры на расстоянии обеспечит безопасность, контроль технологических процессов в режиме онлайн, сохранение информационного массива с результатами в памяти для последующего анализа, установления зависимостей.

При плавке металла, и в процессе литья в формы, высокотемпературные ИК термометры, при проведении измерения высоких температур в несколько сотен или даже тысяч градусов, по методике во многом совпадает с принципом контроля нагретых низкотемпературных твердых тел, но до определенного предела.

Придать необходимые свойства, состав и форму жидкому металлу или расплавленным заготовкам возможно при достижении тепловых режимов, практически не встречающихся в быту и в промышленности, за исключением металлургии.
При этом меняется агрегатное состояние металла, на точность измерения температуры начинает влиять большее количество факторов.

Какой лучше выбрать прибор для измерения температуры расплавленного металла в зоне плавки — инфракрасный термометр или с термопарой ?

Высокотемпературный термометр может измерять температуру, как при помощи внешнего контактного датчика температуры, так и дистанционным способом в зоне плавки.

Оба метода по-прежнему “на вооружении” в металлургических комбинатах, но по объективным причинам: техническим, экономическим и в плане снижения производственного травматизма до минимума, «чаша весов» склоняется в пользу решения приобрести инфракрасный измеритель температуры, который для безопасного дистанционного контроля в ряде случаев предпочтительнее.

Высокотемпературный пирометр или термометр с термопарой ?

Точка плавления стали достигает 1400-1500°C, чугуна – чуть меньше 1200-1300°C, что вызывает технические сложности, если проводить измерение температуры при помощи термометра с термопарой.

Температурные показатели в значительной степени колеблются в зависимости от содержания углерода, и введения дополнительных легирующих добавок.

При плавке в металле присутствуют нежелательные химические элементы – сера, фосфор, снижающие механические характеристики стали, чугуна и сплавов в процессе эксплуатации (возможно образование трещин, раковин и точек локального напряжения).

Вредные примеси скапливаются на поверхности в виде шлака

Измерение экстремально высоких температур расплавленного металла, используя контактный высокотемпературный термометр на основе термопары организовать можно, но при достаточно серьезных ограничениях.

Необходимо задействовать специальный измерительный зонд для безопасной работы производственного персонала на удалении.

Высокотемпературные термометры проводят измерения при помощи дорогостоящих тугоплавких термопар на основе платины и вольфрама.
Другие материалы просто не подойдут — расплавятся и станут частью исследуемого материала как Терминатор из жидкой ртути в конце одноименного фильма.

Высок риск получения производственной травмы от расплавленных капель и теплового удара.

Термометр с высокотемпературной термопарой — погружаемым контактным датчиком температуры имеет ряд недостатков:

• периодичность — нет возможности осуществлять температурный контроль в непрерывном режиме;
• инерционность — термопара реагирует с опозданием, отставая от текущей температуры;
• необходимость приближаться к зоне выплавки;
• сложно встроить контактные термометры в систему автоматизированного управления технологической линией;
• высокие производственные затраты на расходные материалы.

Для объективности отметим преимущество — термопары, в отличие от пирометров, не нуждаются в подстройке коэффициента эмиссии и могут касаться или погружаться в любое вещество, с любым видом поверхности и отражающей способностью.

Измерение температуры при помощи термометра термопары в металлургии все чаще заменяется дистанционным методом, путем улавливания инфракрасного излучения на безопасном расстоянии.

Бесконтактный высокотемпературный ИК термометр позволяет провести измерение высоких температур поверхности искрящейся ванны из железа, стали, тугоплавких материалов, раскаленных до 1500-2500°С.

Дистанционный инфракрасный измеритель температуры окупит себя благодаря комплексному решению перечисленных выше проблем с высокотемпературными термопарами, даже если стоимость в 5-10 раз выше, чем на бытовые аналоги.

---

Потери от производственного брака, срыва программы выпуска продукции не соизмеримы с инвестициями в высокотемпературные бесконтактные термометры

---

Пирометры в металлургии

Измерение температур в тысячи градусов на расстоянии, в металлургическом производстве, а также в литейных цехах машиностроительных предприятий способен выполнить инфракрасный бесконтактный термометр, с учетом особенностей.

1. Необходимо использовать высокотемпературные приборы с высоким верхним пределом, охватывающим диапазон температур на уровне не ниже 2000°C, перекрывающий практически весь спектр температур металлов и сплавов в жидком, расплавленном состоянии, за исключением тугоплавких материалов.
2. Жизнь металлурга, как и любого человека, бесценна. Для безопасного удаления персонала от опасной зоны, дистанционный термометр должен обладать рекордной разрешающей способностью. Увеличенное оптическое разрешение может достигать 1:100, что дает редкую возможность осуществлять измерение экстремальных температур в достаточно узкой зоне контроля со значительного удаления. Как в баскетболе. Регулярно попадать в кольцо с другого конца поля способны только звезды НБА.
3. Инфракрасные термометры для металлургии должны выдерживать долговременную постоянную эксплуатацию в условиях задымленности, и воздействия агрессивной и газообразной среды.
4. Еще одно ключевое требование, имеющее первостепенное значение. Для измерения высоких температур с учетом специфики, учитывая меняющую отражательную способность раскаленных компонентов — металла и шлаковых включений, в различных агрегатных состояниях  необходимо купить пирометр с настраиваемым коэффициентом эмиссии, чтобы на каждом из этапов технологического процесса быть уверенным в достоверности значения температуры.

Разберем последний пункт более подробно.

Низкая излучательная способность «зеркала» жидкого металла может в несколько раз занизить данные о реальной температуре. Неверно принятые производственные решения на основе недостоверной информации способны привести к остановке конвейера и возникновению аварий.

Отражательная способность шлака, плавающего на поверхности и расплавленного металла, различается в разы.

Чтобы обеспечить точное измерение высокой температуры, в комплекте измерительных приборов и аксессуаров к дистанционным высокотемпературным термометрам должна быть тугоплавкая чаша для погружения в раскаленную массу.

Чашка сравняется по температуре с исследуемым объектом, но при этом не обладает низкой отражательной способностью

Точнее даже нужно уточнить — важно то, что чаша обладает постоянной отражательной способностью, а значит измерительный прибор можно настроить на заданный коэффициент эмиссии.

Образно можно сказать, что это двухступенчатое измерение высокой температуры.

Направив инфракрасный термометр на стенку чаши, можно получить более достоверный показатель — сведено к минимуму влияние искрящейся ванны и шлаковых масс.

Второй вариант

Двухспектральные высокотемпературные термометры, регистрирующие тепловое излучение раскаленной поверхности на двух разных длинах инфракрасных волн.
Полученная пара сигналов, пропорциональных значениям температуры на разных частотах, сравнивается, за счет чего уменьшается степень воздействия возмущающих факторов в виде шлака и окислов.

Третий вариант

В зоне выплавки всегда присутствуют испарения, газообразные взвешенные частицы, водяные пары при охлаждении металлических слитков или в процесс термообработки — закалки, нормализации, отпуска, и других металлургических операций — легировании и др.

Для минимизации влияния указанных факторов, применяются оптические пирометры (с исчезающей нитью), слабо чувствительные к загрязнению воздуха в заводском цеху. У этих измерителей температуры есть еще одно преимущество — предел измерения температуры достигает рекордные 6000°C.

Высокотемпературный инфракрасный термометр благодаря непрерывности процесса контроля выплавки металлов и сплавов, может стать частью системы автоматизированного управления металлургическим циклом, а для полной визуализации технологических процессов оснащается тепловизорной камерой.

brom.ua

Бесконтактное измерение температуры жидкого металла / 03.12.2018

Недостатки предыдущих методов измерения температуры

Рис 1: Традиционный метод измерения температуры жидкого металла с помощью погружного зонда

Обычно температура жидкого металла определяется с помощью термопар (рис. 1). С этой целью зонд погружают в расплав. Точность измерения зависит от оператора, т.е. от позиции измерения и глубины погружения. Застывание шлака на зонде могут также привести к значительным погрешностям измерения. В конечном счете возникают значительные расходы в результате износа зондов. Затраты, таким образом, могут достигать нескольких тысяч евро в год. 

Во избежание этих недостатков уже давно были предприняты попытки измерения температуры с помощью оптических средств, посредством так называемых инфракрасных термометров или пирометров. В течение многих лет измерения в инфракрасном спектре с большим успехом применяются во многих отраслях сталелитейной, металлообрабатывающей, керамической, стекольной, цементной и других отраслей промышленности.

Принцип пирометрического измерения температуры

Основы этого метода были заложены Максом Планком в начале прошлого века. При подобном измерении температуры сенсор улавливает инфракрасное или тепловое излучение, испускаемое от поверхности измеряемого объекта. (Рис. 2) Интенсивность излучения зависит от температуры, а также от индивидуальной степени излучения поверхности тела, так называемого коэффициента излучения. После усиления и линеаризации появляется выходной сигнал, пропорциональный температуре. Линза пирометра обеспечивает поступление излучения только от определенного поля измерения. Фокусное расстояние объектива и геометрия оптических компонентов определяют форму поля измерения и его размер в зависимости от расстояния.

Рис. 2: Блок-схема двухспектрального пирометра со сквозным видоискателем

Оптический метод измерения температуры металлов

Особенностью оптического метода измерения температуры жидкого металла является очень быстрое образование оксида и шлака на поверхности металлов. По сравнению с чистыми металлами интенсивность излучения, поступающего при той же температуре от шлаков и оксидов, существенно выше. Поэтому для выполнения точных измерений крайне важно, чтобы пирометр измерял излучение, исходящее только от свободной от загрязнения поверхности, что и было достигнуто за счет использования современных двухспектральных пирометров, обладающих специальной функцией АРТ (Автоматическая Регистрация Температуры).

Новейшие двухспектральные пирометры регистрируют инфракрасное излучение одновременно и на одном и том же месте, при наличии двух различных волн. Из соотношения двух значений интенсивности образуется сигнал, пропорциональный температуре. На основе обработки соответствующих значений интенсивности излучения отфильтровывается температура металла без влияния шлака или оксида. Кроме того, двухспектральные пирометры по сравнению с односпектральными, менее чувствительно реагируют на появление в поле зрения таких помех, как пыль, дым или пар, что позволяет эксплуатировать приборы преимущественно в сложных промышленных условиях.

Доменные печи и вагранки

Рис. 3: Измерение в выпускном желобе доменной печи на большом расстоянии

В зависимости от области применения на стальных или сталелитейных заводах к системам измерения температуры жидких металлов предъявляются различные требования. 

Определение температуры в желобах доменной печи или вагранках, при традиционном методе измерения с помощью зондов выполняется спорадически. Преимущество пирометров заключается в том, что они измеряют температуру постоянно (рис. 3).

Поэтому, в случае необходимости, можно непосредственно воздействовать на процесс выплавки. По причине местных условий пирометр приходится часто устанавливать на большом расстоянии. Для этого необходимы высокое оптическое разрешение и качественное формирование изображения. Чем меньше поле измерения, тем надёжнее обнаружение точек, свободных от шлаков и оксидов. 

Для правильной фокусировки и для контроля величины поля измерения при наводке на объект пирометры оснащены сквозным видоискателем или лазерным целеуказателем. В качестве дополнительной альтернативы используются пирометры с интегрированной цветной видеокамерой, что позволяет контролировать точку измерения на мониторе в любое время.

Плавильные печи и термостаты

Рис. 4: Переливка металла из печи в ковш

Большое значение имеет температура расплава при переливании из плавильных печей или термостатов в транспортировочные или литейные (разливочные) ковши (рис. 4). 

В зависимости от температуры и времени транспортировки до литейной установки разливка расплава должна быть произведена в течение определённого времени. В противном случае при охлаждении ок. 10 °С в минуту существует опасность падения температуры литья ниже минимально допустимой. 

При выполнении измерений в плавильных печах и термостатах, где объект измерения, как правило, находится на значительном расстоянии, также используются пирометры с круглым полем измерения и высоким оптическим разрешением. 

Функция АРТ предназначена не только для фильтрации «чистой» поверхности (свободной от оксидов и шлаков), но и дополнительно служит для автоматического обнаружения начала и конца переливания. После переливки на дисплее появляется результат измерения, который передается в систему сбора данных. 

В качестве альтернативы для протоколирования, графического изображения на компьютерном экране и автоматического сохранения измеренных значений с указанием соответствующего штемпеля времени может быть использовано автономное программное обеспечение СellaMevis (рис. 5). Оба взаимозависящих значения (температура / штемпель времени) можно через определённый период времени сохранять на жестком диске и в автоматическом режиме.

Рис. 5: Графическое изображение данных измерений в течение двух литейных ковшей; каждая точка представляет собой одну заготовку.

Разливочные автоматы

Рис 6: Оптический метод измерения температуры на разливочных автоматах

Температура, при которой жидкий металл заливают в форму, в значительной степени определяет конечное качество отливки. Если расплав слишком горячий, существует риск повреждения песчаных стержней. При слишком низкой температуре плавления металл становится вязким. Особенно у сложных и тонкостенных отливок равномерное распределение внутри формы не будет гарантировано. Существует опасность образования раковин и, таким образом, производства непровара. Кроме того, температура разливки оказывает влияние на последующую механическую прочность и свойства при обработке заготовок. Поэтому в этих местах особенно важно как можно точнее измерять и выдерживать температуру.

В разливочных автоматах температура измеряется лишь спорадически с помощью погружного зонда в желобе. В полуавтоматических разливочных автоматах температура расплава, как правило, контролируется только один раз при заполнении в разливочный ковш. Измерение выполняется внутри ковша и, следовательно, ещё до заполнения первой заготовки. Таким образом, в зависимости от количества подлежащих разливке форм возникает несоответствие во времени (смещение) между измерением и отливкой.
 
Оператор определяет время охлаждения расплава и количество заготовок, получаемых из одного ковша, опираясь на свойства текучести и основываясь лишь на эмпирических знаниях. Метрологическая экспертиза, контролирующая факт, действительно ли выдерживается минимально допустимая температура, особенно у последних подлежащих разливке форм, не имеет места. 

Оптический метод измерения температуры при разливке позволяет направлять пирометр непосредственно на свободно падающую струю жидкого металла (рис. 6). Автоматическая функция регистрации температуры позволяет регистрировать начало процесса литья и подбирать правильное время измерения разливки жидкого металла Для каждой заготовки рассчитывается одно измеренное значение. Таким образом обеспечивается непрерывный контроль и документирование температуры всех литых деталей. 

Если температура в ковше, например, по причине неисправности оборудования, преждевременно достигает минимального предела, дальнейшее производство деталей во избежание ненужных затрат за счет производства дефектных деталей может быть приостановлено.

Рис. 7: в зависимости от угла наклона ковша изменяется позиция струи жидкого металла

Специфические особенности измерений в разливочных автоматах

Рис 8: Пирометр с прямоугольным полем измерения

Процесс измерения температуры в разливочных автоматах усложнён также ещё и тем, что позиция струи жидкого металла может изменяться в зависимости от размера разгрузочного отверстия или от угла наклона ковша (рис.7).

Таким образом, для данной позиции используют специальный пирометр с прямоугольным полем измерений. Струя металла во время разливки всё время остаётся в поле зрения прибора. (рис. 8). 

В зависимости от расстояния измерения, диаметра и диапазона колебания струи металла следует выбирать пирометр с соответствующей оптикой. Измеренное значение температуры каждой полученной детали передается и сохраняется с помощью аналогового или цифрового интерфейса. 

Интегрированная видеокамера для контроля поля измерения

У разливочных автоматов необходимо визуально проверять положение поля измерений, поскольку в зависимости от угла наклона или степени износа разливочного отверстия позиция струи жидкого металла может непроизвольно изменяться. В связи с тем, что в процессе производства место монтажа пирометра часто является труднодоступным, для визирования пирометра в таком случае идеально подходит встроенная видеокамера. 

Последнее поколение камер имеют так называемую функцию регулирования экспозиции. Засветка изображения рассчитывается не как обычно, в качестве среднего значения всего изображения, а целенаправленно только в точке измерения, что, в свою очередь позволяет избежать переэкспозицию струи жидкого металла на тёмном фоне и обеспечивает постоянную оптимальную яркость струи на мониторе. 

У современных пирометров вместе с видеосигналом передается также измеренное значение, которое отображается на мониторе (рис. 9), поэтому нет необходимости в дополнительном подключении к отдельному компьютеру для дистанционной индикации температуры.

Рис 9: Видеоизображение с маркировкой поля измерения и отображением температуры

Резюме

Новейшие оптические измерительные системы обеспечивают непрерывный контроль и сохранение в памяти температуры жидкого металла при различных производственных процессах в автоматическом режиме. Пирометры не требуют технического обслуживания и не имеют изнашиваемых деталей, что позволяет значительно сократить брак и затраты, возникающие из-за необходимости применять измерительные зонды.

Рис.: 10 Монтажно-защитный комплект для системы CellaCast

Система CellaCast также поставляется с чрезвычайно прочным защитно-монтажной комплектом, который позволяет установку в очень суровых условиях окружающей среды (рис 10).

www.keller-its.ru

прибор для измерения температуры воздуха

Термометр представляет собой специальный прибор, предназначенный для измерений текущей температуры конкретной среды при контакте с ней.

В зависимости от вида и конструкции, он позволяет определить температурный режим воздуха, человеческого тела, почвы, воды и так далее.

 Современные термометры подразделяются на несколько видов. Градация приборов в зависимости от сферы применения выглядит так:

• бытовые;
• технические;
• исследовательские;
• метеорологические и другие.

Также термометры бывают:

• механические;
• жидкостные;
• электронные;
• термоэлектрические;
• инфракрасные;
• газовые.

Каждый из названных приборов имеет собственную конструкцию, отличается принципом действия и областью применения.

Принцип работы

Жидкостный термометр

В основе жидкостного термометра лежит эффект, известный как расширение жидкостных сред при нагревании. Чаще всего в подобных приборах используется спирт либо ртуть. Хотя от последней планомерно отказываются в виду повышенной токсичности этого вещества. И все же, данный процесс так до конца не завершен, так как ртуть обеспечивает лучшую точность измерений, расширяясь по линейному принципу.

В метеорологии чаще применяют приборы, наполненные спиртом. Объясняется это свойствами ртути: при температуре в +38 градусов и выше она начинает густеть. В свою очередь, спиртовые термометры позволяют оценивать температурный режим конкретный среды, нагретой 600 градусов. Ошибка измерений не превышает доли одного градуса.

Механический термометр

Механические термометры бывают биметаллическими или делатометрическими (стержневые, жезловые). Принцип действия таких приборов основан на способности металлических тел расширяться при нагреве. Они отличаются высокой надежностью и точностью. Себестоимость производства механических термометров относительно низка.

Данные приборы применяются в основном в специфическом оборудовании: сигнализациях, системах автоматического контроля температуры.

Газовый термометр

Принцип действия термометра основан на тех же свойствах, что и описанных выше приборов. За исключением того, что в данном случае применяется инертный газ. По сути, такой термометр представляет собой аналог манометра, который служит для измерения давления. Газовые приборы применяются для измерения высоко- и низкотемпературных сред (диапазон составляет -271 — +1000 градусов). Они обеспечивают относительно низкую точность, из-за чего от них отказываются при лабораторных измерениях.

Электронный термометр

Его еще называют термометр сопротивления. Принцип действия этого прибора основан на изменение свойств полупроводника, встроенного в конструкцию устройства, при повышении или понижении температуры. Зависимость у обоих показателей линейная. То есть, при повышении температуры растет сопротивление полупроводника, и наоборот. Уровень последнего напрямую зависит от типа металла, использованного при изготовлении прибора: платина «работает» при -200 — +750 градусов, медь при -50 — +180 градусов. Электрические термометры используются редко, так как при производстве очень сложно градуировать шкалу.

Инфракрасный термометр

Также известен как пирометр. Он представляет собой бесконтактный прибор. Пирометр работает с температурами от -100 до +1000 градусов. Его принцип действия основан на измерении абсолютного значения энергии, которую излучает конкретный объект. Максимальная дальность, на которой термометр способен оценивать показатели температуры, зависит от его оптической разрешения, типа прицельного устройства и других параметров. Пирометры отличаются повышенной безопасностью и точностью измерения.

Термоэлектрический термометр

Действие термоэлектрического термометра основано на эффекте Зеебека, посредством которого оценивается разница потенциалов при контакте двух полупроводников, в результате чего образуется электрический ток. Температурный диапазон измерений составляет -100 — +2000 грудусов.

xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

Пирометр для проверки температуры металла с изменяемым коэффициентом эмиссии

Прибор от фирмы ZOTEK для измерения температуры.

Становятся все более и более доступны данные устройства. Может скоро и тепловизоры по 30 баксов стоить будут)

►немного теории:
Пирометр — прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света. Так говорит Вика.

►Упаковка была очень хорошая, реально можно было бы играть в футбол и ничего бы не сломалось)
Сам пирометр находился в блистере и в комплекте две батарейки формата ААА.
Как же я рад, что это не крона (какое-то у меня предвзятое и негативное отношение к этому типу батарей)


На обратной стороне блистера таблица с коэффициентом эмиссии.
И как всегда, магазины или производитель (причем наверно во всех магазинах) обязательно нужно наклеить наклейку на важную информацию! аж бесит!
открываем блистер, чуть попускает т.к. видим внутри листовка дублирующая эту информацию, фух)

►некоторые характеристики:
Измерение температуры от -50°C до +550°C
ЖК-дисплей с подсветкой
Точность: 0.1 ° C / ° F
Изменяемый коэффициент 0.1~1.00
Показатель визирования как и у многих моделей 12:1

►Опять теория
Коэффициент эмиссии ε (коэффициент излучения, степень черноты) — способность материала отражать падающее излучение. Данный показатель важен при измерении температуры поверхности с помощью инфракрасного термометра (пирометра). Этот показатель определяется как отношение энергии, излучаемой данной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно чёрного тела при той же температуре. Он может принимать значения от 0 до 1. Применение неверного коэффициента эмиссии — один из основных источников возникновения погрешности измерений для всех пирометрических методов измерения температуры. На коэффициент излучения сильно влияет окисленность поверхности металлов. Так, если для стали окисленной коэффициент составляет примерно 0,85, то для полированной стали он снижается до 0,075.

►Фотографии прибора

►Внутренности
Много раз видел внутренности других пирометров и разбирались они совсем не сложно, берем пластиковую карту (если нет спец приспособы) и поддеваем черные элементы, затем снимаем крышку батарейного отсека и откручиваем два самореза.

►Показатель визирования 12:1
На расстоянии 300мм диаметр измеряемого пятна составляет 38мм
900мм диаметр измеряемого пятна составляет 75мм
1500мм диаметр измеряемого пятна составляет 132мм
Другими словами, если вы будете измерять температуру на расстоянии 1500мм (1,5м) то прибор измерит среднюю температуру по всей площади в диаметре 13,2см.
Надеюсь получилось объяснить.

►Дополнительные функции
вкл-откл указки
вкл-откл подсветки экрана
измерение максимальной температуры
измерение минимальной температуры
измерение средней температуры
измерение разницы температур.

►измерения
налил в стакан воды и добавил лёд, хорошо перемешал измерил — результат получился 0,4 \ 0,6 \-0,1\ -0,2 вот в этих пределах и держалась
Можно увидеть на 2:47с ссылка на видео
После закипел чайник с водой (до этого пробовал в стеклянной посуде не получалось измерить) результаты были такими 99,4 \ 99,2
можно увидеть на 3:37с ссылка на видео

►области применения огромны
измерение температуры удаленных и труднодоступных объектов;
измерение температуры движущихся частей;
обследование частей, находящихся под напряжением;
контроль высокотемпературных процессов;
регистрация быстро изменяющихся температур;
измерение температуры тонкого поверхностного слоя;
обследование частей, не допускающих прикосновения;
обследование материалов с низкой теплопроводностью или теплоемкостью;
экспресс — измерения.
и еще в домохозяйстве)

Насколько необходим такой прибор каждому, решать индивидуально. Да, с ним легче, но и без него можно обойтись, я имею ввиду не специализированное применение.
Я же буду пользоваться от силы 2-3 раза в месяц, по началу понятно, что чаще 🙂

►видео

► таймкод для удобства и сохранности вашего личного времени 🙂
0:12 распаковка
2:17 измерения
2:47 измерения 0С
3:37 измерение 100С

Всем добра! Спасибо, что дочитали. Ну если проскролили, то тоже спасибо 🙂

mysku.ru

Обзор пирометра GM1150

Инфракрасные термометры (или по другому пирометры) предназначены для измерения температуры бесконтактным способом. Принцип действия пирометра основан на измерении мощности теплового излучения объекта в инфракрасном диапазоне. Англоязычное написание: pyrometer, infrared thermometer.
Объектами измерения пирометра могут быть как твердые предметы, так и сыпучие, а также жидкости. Применение пирометров возможно не только в промышленности, но и в радиолюбительской практике, а также быту.


Основные параметры пирометров

Одной из основных характеристик бытовых пирометров является диапазон измеряемых температур. Даже недорогие пирометры способны измерять в диапазоне от -50 до 1000 градусов С, что позволяет перекрыть самый широкий спектр задач.

Немаловажным параметром является точность измерения. Как правило, в Китайских пирометрах среднего ценового диапазона точность составляет 1ºC. При чем точность может зависеть от диапазона, скажем в диапазоне 0…1000 градусов точность будет 1.5ºC, а в отрицательном диапазоне -50…0 точность будет уже ниже: 3ºC.
Хочу обратить особое внимание, что некоторые путают точность (accuracy) с разрешением (resolution). Нечестные продавцы таким образом также могут ввести покупателя в заблуждение, сделав в описании акцент на разрешении 0.1ºC, и при этом где-нибудь маленьким шрифтом упомянуть точность в 5%. Поэтому при покупке пирометра следует различать и не путать эти две характеристики.

Время измерения — в целом все пирометры достаточно быстродействены и измеряют температуру за 0.5-1 сек.

Возможность настройки коэффициента излучения EMS (Emissivity). Материалы с разной структурой поверхности имеют разные способности излучать и поглощать энергию. А т.к. пирометр измеряет температуру бесконтактным способом, то к примеру для отражающих материалов — алюминий, золото, вольфрам, металл, способность отражения будет 70-80%, а для бумаги, воды, кирпича 10-20%. Коэффициент излучения определяется отношением энергии, излучаемой объектом при заданной температуре к энергии, испускаемой абсолютным излучателем при той же температуре. Коэффициенты излучения колеблются в пределах от 0.1 до 1.0. И если в приобретаемом пирометре нед возможности подстройки EMS, то для отражающих материалов температура будет сильно отличаться от реальной. В интернете существуют специальные таблицы коэффициентов излучения для основных материалов.

Немаловажной характеристикой всех инфракрасных измерителей температуры является оптическое разрешение (более корректное название: показатель визирования). В англ. варианте называется FOV — Field of Vision или distance-to-spot ratio (D:S ratio). Бывает 12:1, 16:1, 20:1 и т.д. При увеличении расстояния до объекта измерения (D) диаметр пятна (S), на площади которого прибор измеряет температуру, становится больше. Зависимость диаметра пятна от расстояния до объекта для прибора показана на следующем рисунке:

Т.е. чем больше величина показателя визирования, тем уже пятно. Как правило, рисунок с значениями D:S указывается на корпусе пирометра. Пирометры с большей величиной показателя визирования стоят дороже. Пирометр с показателем визирования 20:1, при прочих равных будет существенно дороже чем пирометр с величиной 10:1.

С параметрами разобрались, идем далее…

Некоторые люди путают пирометры с тепловизорами. Это 2 совершенно разных класса устройств, хотя оба в той или иной степени предназначены для анализа данных о температуре объекта. Тепловизор используется для измерения и отображения распределения температуры на исследуемой поверхности объекта. Т.е. он позволяет визуализировать картину теплового излучения наблюдаемого объекта.

Если в пирометре для снятия показания температуры с объекта используется лишь один ИК датчик, то в тепловизорах это целая матрица датчиков чувствительных к инфракрасному излучению. Плюс сложная конструкция линзы, электроника для обработки сигналов с датчиков в реальном времени и устройство отображения.

Самые известные фирмы на рынке тепловизоров: Flir и Fluke. Стоимость тепловизоров как правило начинается от 1000$. Хотя относительно недавно появилась недорогая модель Flir One — приставка к IPhone, которая стоит около 400$.
Если не стоит задача визуализировать температуру движущихся объектов, или объектов у которых быстро меняется температура поверхности, то можно сделать сканирующий тепловизор своими руками, на основе веб-камеры, датчика MLX90614, платы Arduino и пары серво. Подключение к ПК или ноутбуку для обработки и отображения. Обработка данных происходит при помощи кросплатформенного программного обеспечения написанного на Java. Обойдется такой DIY-вариант весьма недорого — стоимость комплектующих в районе 100$. Линк на мануал по изготовлению

Найти пирометры к примеру на площадке AliExpress можно в разделе «Temperature Instruments». Небольшая таблица популярных моделей инфракрасных термометров:

Точность в 3°C — при отрицательном значении температур. А 1.5°C — при положительном

В данном обзоре мы рассмотрим пирометр GM1150

Это достаточно популярная модель. Хотя и не самая дешевая. Отличается тем, что имеет показатель визирования 20:1, ну и конечно же увеличенный диапазон рабочих температур. Хотя максимальный потолок 1150°C, не всем нужен в быту.

Характеристики модели GM1150:

Как правило, пирометры «GM» выпускаются под брендом «Benetech». У некоторых продавцов в описании товара можно найти картинки с отличием оригинала от подделки. Хотя скорее всего они ничем существенным не различаются, качество скорее всего будет и там и там одинаково средним.

Датчик для измерения температуры и лазерный целеуказатель как правило у пирометров разделены. На фото выше то, что находится выше представляет собой лазерный целеуказатель, а ниже находится сенсор для измерения температуры. При наведении пирометра на измеряемый объект следует учитывать расстояние между ними, т.к. как правило сенсор будет «смотреть» на 2-4 см ниже отметки лазерного указателя. А еще лучше, предварительно потестировать на трубах отопления или других подходящих объектах, чтобы выявить точное место куда смотрит сенсор относительно точки целеуказателя. К примеру в моем экземпляре сенсор смотрел не только ниже, но и левее на 3-4 см.

Назначение кнопок управления интуитивно понятно, и стандартны для этого типа устройств. Есть инструкция с описанием назначения кнопок, а также множество мануалов в интернете. Хотя лично мне это ничего не понадобилось, взяв в руки первый раз этот прибор я разобрался со всеми функциями сразу же.

Пирометр эргономически достаточно удобен и хорошо лежит в руке. Снизу есть закладная с резьбой позволяющая закрепить прибор на штативе. Хотя ось измерения при этом будет смотреть под углом вверх, а не строго горизонтально. В батарейном отсеке есть переключатель градусов: Фаренгейт — Цельсия.

При практическом использовании пирометр показал достаточно хорошую точность измерения температуры. Показания сравнивались с контактным датчиком на основе DS18B20, а также с ручным цифровым термометром на основе термопары. Единственное уточнение — что показания температуры на отражающих поверхностях (сталь, алюминий и т.д.) скачут до 20%. Зависит это от угла, под которым производится измерения.

Давайте разберем пирометр и посмотрим на его начинку.

Накладка на LCD-экран снимается достаточно легко. Также как и накладка сенсора и целеуказателя.

На фото выше видно, что модуль лазерного целеуказателя просто вставлен в пластиковую накладку. Причем посадочное отверстие в пластике не сильно длинное. Соответственно никакой сверхточности там не может быть. Из-за этого он и косит влево. С другой стороны есть поле для деятельности и можно самому отцентрировать и настроить как нужно.

Сердцем пирометра является микроконтроллер C8051F310 компании Silicon Labs, в основе которого как видно из названия лежит ядро 8051. Даташит (PDF)

В видео вы можете посмотреть на пирометр в работе.

mysku.ru

Инфракрасный бесконтактный термометр (пирометр) GM320

Здравствуйте. Предлагаю обзор бесконтактного инфракрасного термометра, т.н. пирометра GM320. Обзоры этой модели пирометра уже не раз были на этом ресурсе, например вот, вот или вот. Надо признать, что обзоры хорошие, поэтому тяжело будет написать что-то новое, но я попробую.
В обзоре помимо фотографий «внутри» и «снаружи», еще и тестирование в 2-х точках перехода воды из жидкой фазы в твёрдое состояние и газообразное, а также измерение тока потребления.

Немного теории:

Принцип действия бесконтактного термометра заключается в измерении силы теплового излучения, исходящего от объекта преимущественно в диапазонах видимого света и инфракрасного излучения.Обозреваемый пирометр претерпел одно непринципиальное изменение — замена аналоговой измерительной головки на АЦП с ЖК дисплеем.
Также необходимо отметить, что тепловое излучение, исходящее от объекта, зависит не только от температуры последнего, но и от «степени черноты объекта» (коэффициента эмиссии или коэффициента излучения).
Из Википедии:

Коэффициент эмиссии ε (коэффициент излучения, степень черноты) — способность материала отражать падающее излучение. Данный показатель важен при измерении температуры поверхности с помощью инфракрасного термометра (пирометра). Этот показатель определяется как отношение энергии, излучаемой данной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно чёрного тела при той же температуре. Он может принимать значения от 0 до 1[2]. Применение неверного коэффициента эмиссии — один из основных источников возникновения погрешности измерений для всех пирометрических методов измерения температуры. На коэффициент излучения сильно влияет окисленность поверхности металлов. Так, если для стали окисленной коэффициент составляет примерно 0,85, то для полированной стали он снижается до 0,075.

Другими словами, чем светлее и полированней поверхность объекта, тем меньше его коэффициент излучения и тем ниже будут показания температуры пирометра и наоборот, чем шершавее (матовее) и темнее поверхность, тем показания температуры будут выше при одинаковых реальных температурах объекта. Об этому нужно помнить при производстве измерений. По этой ссылке находится таблица значений коэффициантов излучений разных материалов.
Думаю теории достаточно, пора переходить к обзору самого пирометра.

Упаковка и комплектация:

Комплект состоит из:
— пирометра;
— 2-х батареек типоразмера «ААА»;
— инструкции на китайском языке;
— рекламного буклета;
— гарантийного талона.

Батарейки:

Обычные солевые батарейки типоразмера «ААА»

Инструкция:

Т.к. инструкция только на китайском языке, то всю её приводить не вижу смысла, приведу только 2 момента из нее: описание символов на ЖК дисплее и зависимость «видимого пятна» от расстояния.
Символы:
А — режим фиксации показаний температуры;
B — режим измерения температуры;
C — лазерная подсветка включена;
D — подсветка ЖК индикатора включена;
E — батарея разряжена;
F — вывод температуры в градусах Фаренгейта;
G — вывод температуры в градусах Цельсия;
H — температура.
Зависимость «видимого пятна» от расстояния:Отношение диаметра «видимого пятна» к расстоянию между объектом и пирометром называется оптическим разрешением или показателем визирования. Тут главное правило: размер объекта должен быть больше, чем «видимое пятно», иначе в объектив пирометра будет попадать фоновое излучение, что приведёт к увеличению погрешности.

Пирометр:

Общий вид, размер и вес:
Параметры и характеристики:
* Модель: GM320
* Диапазон измерения температуры: -50…330°С (-58…626F)
* Точность: около 5% или около 1.5°
* Разрешающая способность: 0.1°
* Повторяемость: 1% или 1°
* Коэффициент эмиссии: 0.95
* Оптическое разрешение: 12:1
* Рабочая температура: 0~40°С (32~104°F)
* Рабочая влажность: 10~95% R.H.
* Размеры: примерно 140 * 70 * 38 mm
* Вес с батарейками: 125g

Внутренности:

Чтобы разобрать корпус, необходимо снять крышку отсека батареек, открутить 2 самореза (обозначены стрелками) и снять черные накладки спереди и сзади корпусаВ переднюю накладку встроен лазерный диод, который крепится дополнительным саморезом:На пирометрический сенсор в металлическом корпусе надета чёрная пластиковая трубка. Между этой трубкой и корпусом сенсора установлена линза Френеля. На печатной плате помимо дискретных элементов установлена бескорпусная микросхема, кристалл которой залит чёрным компаундом.

Проверка точности измерений:

В чашке вода со льдом (температура 0°С)

Измерение температуры воды в термопоте:100°С увидеть не удалось, тут дело либо в погрешности, либо в коэффициенте эмиссии.

Измерение температуры в морозильной камере:

Измерение потребляемого тока:

Каждый подход состоит из 3-х измерений, слева-направо: «режим измерения», «режим фиксации показаний», «спящий режим».
С включенной лазерной подсветкой и подсветкой ЖК индикатора:
С включенной лазерной подсветкой и выключенной подсветкой ЖК индикатора:
С выключенной лазерной подсветкой и выключенной подсветкой ЖК индикатора:
Из представленных измерений видно, что сам пирометр потребляет около 1 мА, всё остальное — подсветки.

Область применения портативных пирометров:

Электроэнергетика. Низкотемпературные портативные пирометры активно используются для диагностики контактных соединений, а также для оценки состояния линий электропередач, трансформаторов, радиаторов и изоляторов. С помощью пирометра можно легко выявить участок перегрузки кабеля и других элементов электропроводки, и быстро локализировать это место.
Теплоэнергетика. В теплоэнергетике пирометры применяются для температурного контроля теплотрасс, определения мест нарушения теплоизоляции, прохождения теплотрассы, а также определения места поломки — если, к примеру, прорвало трубу с горячей водой. Также эти приборы незаменимы при проверке качества теплоизоляции помещений.
Строительство. Если говорить о строительстве, здесь с помощью компактных переносных пирометров определяют теплопотери в жилых зданиях, а также различных строениях промышленного назначения. Кроме того, с ними удобно находить разрывы в теплоизоляционной оболочке стен.
Металлургия и машиностроение. Бесконтактный способ измерения температуры великолепно подходит для контроля над металлургическими процессами — ковке, прессовке, правке и пр.
Наука. При проведении лабораторных исследований активных веществ в агрессивных средах, а также в тех случаях, когда контактный способ измерения температуры может нарушить чистоту эксперимента, без пирометров не обойтись (к примеру, контактный метод измерения температуры может повредить объект измерения, если он чересчур хрупкий, или же привести к значительным теплопотерям). Также компактные пирометры используются космонавтами для контроля и при проведении опытов.
Быт. В быту портативные пирометры могут использоваться для измерения температуры тела, пищи при приготовлении и т.п.

Удачи!

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

mysku.ru