Наиболее популярные модели
ЭОП-66
Рассчитанный на измерение температурных показателей поверхностей тел в интервале +900…+10000°С, пирометр ЭОП-66 используется при проведении научных и лабораторно-исследовательских работ.
Эта модель оборудована телескопом, состоящим из объектива и окулярного микроскопа. Двухлинзовый объектив обладает расстоянием фокусировки 25,4 см, оптическое разрешение пирометра составляет 3:1. Конструкция прибора содержит три патронные лампы, которые в процессе работы поочередно вводятся в поле зрения оператора.
Пирометр оптический ЭОП-66 относится к приборам стационарного типа: его телескоп закрепляется на основании и имеет плавный ход в горизонтальной плоскости.
Кельвин ИКС 4-20
Недорогой высокоточный пирометр Кельвин ИКС 4-20 имеет универсальный диапазон определяемых температурных показателей: -50…+350°С, показатель визирования 1:5, высокое быстродействие – 0,2 с. Использование инструмента предусмотрено в спектральном диапазоне 8-14 мкм.
Компактные габаритные размеры 17х17х22 см и посадочное гнездо крепления объектива М12 делают возможным использование пирометра в качестве как мобильного, так и стационарного устройства. Заявленный производителем класс защиты корпуса IP65 (полная пыленепроницаемость и защита от сильных водяных струй) позволяют применять данную модель в сложных производственных и строительно-промышленных средах.
С-700 «Стандарт»
Этот бесконтактный термометр предпочтителен для использования в качестве инфракрасного детектора температурного значения поверхностей твёрдых и сыпучих объектов, а также расплавленных и текучих материалов различного рода бесконтактным методом.
Сферы применения: строительство, промышленность и производства, металлургия.
Диапазон замеряемых температурных значений +700 … + 2200°С относит данный пирометр к классу высокотемпературных устройств. Два варианта выходного интерфейса (аналоговый выход 4…20 мА или цифровой RS-485) расширяют возможности взаимодействия с внешними носителями.
Типы и классификация
Можно вывести следующее подразделение оптических пирометров по нескольким признакам:
- Диапазон измеряемых температур:
низкотемпературные (начиная с отрицательных температур тела излучения);
высокотемпературные (от +400°С и выше).
- По способу исполнения:
- мобильные (переносные) — хорошие подвижные качества такого инструмента дают возможность температурной оценки труднодоступных объектов;
- стационарные – монументальное исполнение прибора позволяет использовать его для непрерывного контроля технологических процессов в отраслях крупной промышленности.
- По способу отображения полученной информации:
- текстово-цифровые с выводом измеряемых величин в градусах;
- графические — со спектральным разложением выделенных различным цветом областей низких, средних и высоких температур.
Конструктивные особенности и основы использования
Ключевыми элементами любого бесконтактного термометра являются:
- телескоп-преобразователь, в фокусной плоскости которого создается изображение обследуемого предмета; на этом же фокальном уровне находится ламповая нить из вольфрама. Две диафрагмы обеспечивают постоянство и предельность входных и выходных угловых показателей телескопической системы, а стеклянный красный световой фильтр монохроматизирует визуальный лучевой пучок, наблюдаемый оператором.
- измерительное устройство: в стационарных инструментах общепромышленного назначения в этом качестве служит показывающий милливольтметр или миллиамперметр с проградуированной отсчетной шкалой. В образцовых пирометрических моделях повышенной точности измеряющим приспособлением выступает потенциометр, гарантирующий минимальную погрешность замеров.
источник питания (аккумуляторный элемент или батарейка).
Накал нити зависит от силы протекающего по ней электротока, регулируемого реостатом. Наблюдатель через окуляр телескопа видит нить и совмещенное с ней изображение объекта излучения. Ток регулируется реостатом до тех пор, пока визуальная яркость эталонной нити не станет такой же, как яркость изображения тела: в этот момент нить, наложенная на изображение, исчезает.
Нижний предел измерений зависит от глаза человека и ограничен показателем яркости, слишком слабой для наблюдения, верхний является границей приемлемого для глаза значения яркости (примерно 1200-1300°С).
Оптическая пирометрия
В настоящее время метод оптической пирометрии является одним из наиболее развитых и используется в устройствах регистрации температуры различных сред . Метод оптической пирометрии положен в основу многих приборов , например, оптических пирометров, сканирующих пирометров, тепловизоров, анализаторов температурного поля и т.д. В основе метода оптической пирометрии лежит свойство веществ при температуре Т > 0 К вследствие тепловых колебаний атомов и молекул испускать тепловое излучение . Энергия теплового излучения Wл на длине волны л, испускаемая черным телом при температуре Т, выражается формулой Планка (в единицах Вт·м-3·ср-1)
Wл = c1л-5{exp[c2/(лT)]-1}-1, (1.1)
где с1 и с2 — постоянные коэффициенты.
Суммарная энергия излучения (Вт/м2) получается путем интегрирования вышеприведенного выражения по всем длинам волн:
, (1.2)
где у = 5,7 •10-8 Вт · м-2•К-4 — постоянная Стефана-Больцмана.
Между лm и Т существует зависимость, выражающая собой закон смешения Вина:
лm Т = 2,9•10-3 мК (1.3)
Таким образом, из формул (1.1) и (1.2) на фиксированной длине волны лm можно определить температуру.
Особенностью метода оптической пирометрии является необходимость выбора компонентов в зависимости от температурного диапазона. Обычно для температур выше 600 С в качестве детектора применяются кремниевые элементы, а для температур ниже 600 °С — элементы на основе германия, соединения PbS и т.д. Диапазон прозрачности оптического волокна из кварцевого стекла 0,4 … 2,0 мкм, поэтому область измеряемых температур для волоконно-оптического измерителя излучения простирается примерно от +300 до +2000 С. Например, в работе описан пирометрический волоконно-оптический датчик температуры, предназначенный для измерения температуры внутри ядерных реакторов. Авторами показано, что датчик имеет достаточно хорошую чувствительность в температурном диапазоне от +250 до +800 °С. Для регистрации более низких температур необходимо применение специальных источников и приемников излучения, работающих в этой области длин волн, а также специальных оптических волокон, прозрачных для инфракрасных лучей, с длиной волны 2 мкм и более. Например, в волоконно-оптических пирометрических датчиках температуры, выпускаемых фирмой Соnах, США, используется сапфировое оптическое волокно.
В связи с вышесказанным можно сделать вывод о том, что использование метода оптической пирометрии для измерения +300 С затруднительно.
