Решение разнообразных измерительных задач с помощью пирометра

Используя пирометр, легко провести замеры температур любых компонентов, сделанных из неметаллов, а также поверхностей из органических материалов (красок, красителей, лаков, различных видов пластиков и резин, изделий из дерева, стекла, камня, продовольственных товаров и др.). Контроль уровней нагрева проходит без соблюдения специальных условий и норм. Данные материалы характеризуются высоким коэффициентом излучения в инфракрасном диапазоне, обычно равном 0,95, который остается неизменным вне зависимости от внешних условий.

С помощью ИК пирометра сложно провести контроль степени нагретости гладких металлических поверхностей, обладающих высокими отражающими свойствами, а также из-за изменения структуры поверхности из-за оксидных пленок или образования пористости.

Проводить измерительные мероприятия необходимо с соблюдением ряда обязательных условий.

Обычно коэффициент инфракрасного излучения объекта известен только для «своей» ширины спектра сигнала. В данном случае уровни, излучаемые в ИК-диапазоне, могут быть невелики и разниться, реагируя на внешние условия (например, температуру воздуха).

Если определение t° поверхности объекта является невозможным контактным способом, применение пирометрического метода должно сопровождаться нанесением особых покрытий: специальных красок, масел или клейкой ленты, для которой известен уровень излучающей способности.

При соблюдении особых условий пирометр измерит степень нагретости матовых металлических поверхностей и прозрачных пленок.

В зависимости от метода, которым необходимо решить задачу по контролю температуры поверхности, следует дифференцировать измерительные задачи.

Крайне важно определить коэффициент инфракрасного излучения с использованием контактного зонда, либо с применением спец покрытия с заранее известной степенью ИК-излучения.

Клейкая лента должна беспрепятственно поглощать кинетическую энергию тела, температуру которого необходимо узнать. Объекты, обладающие высоким уровнем теплоемкости из-за большой массы, или высоким уровнем теплопроводности (все металлы), гарантируют, что такой способ измерения покажет точный результат.

t° каких объектов можно измерить пирометрическим методом?

1. Трубопроводы из поливинилхлорида. Коэффициент испускания пластика в ИК-диапазоне = 0,84, степень нагретости примерно 25 градусов Цельсия. Эталонные условия для проведения замеров.
2. Кожухи из луженого железа. Коэффициент испускания листового железа в инфракрасном диапазоне = 0,05, нормальные условия. Результат работы прибора 38 градусов. Необходимо использовать специальное покрытие, краску или скотч либо бесконтактное измерение будет сопровождаться большой погрешностью. В таком случае лучше воспользоваться контактным термометром. Для соблюдения точности необходимо использовать прибор с высоким показателем визирования.
3. Выходы оцинкованных воздуховодов. Замер t° лучше проводить в нормальных условиях с учетом уровня испускания ИК-волн цинка в 0,23. Соблюдение точности также требует использования покрытия или пленки. Для сравнения результатов лучше применять обычный термометр. Итог – 24°С.
4. Дорожное покрытие из асфальта. Нормальные условия, результаты опыта:25-30 градусов по шкале Цельсия. Уровень испускания инфракрасного излучения асфальтом = 0,93. Практически идеальный набор для проведения пирометрического измерения.
5. Стена из красного кирпича. Условия и результаты, аналогичны таковым для дорожного покрытия. Лучших предпосылок для проведения замеров не придумать.
6. Окрашенные вытяжки.Нормальные условия. Коэффициент ИК-излучения окрашенного цинка = 0,96. Никаких проблем для работы пирометра – 24 °С.
7. Электрические выключатели. Для пластика установлен коэффициент = 0,85. По показаниям прибора имеем всего 20 градусов.
8. Промышленный электрический шкаф (контактор). Из-за высокой нагрузки на изучаемый объект прибор показал t° около 74 градусов выше ноля. К излучения пластика = 0,92. Контрольный замер необходимо проводить на пластике, а не на металле контактов.
9. Корпус окрашенного подшипника. В процессе опыта показания пирометра показали 68 °С при условии, что он был окрашен черной краской с К излучения = 0,93.
10. Пластины радиатора электромотора. Процесс не вызывает затруднений. Температура около 50 градусов при установленном коэффициента в 0,93.

На что еще обратить внимание при использовании пирометрического метода?

При помощи инфракрасного пирометра сложно проводить измерения различных пластиковых волокон и проводов, поскольку они обычно тонки в сечении. Площадь поля измерения часто больше диаметра изучаемого волокна и, как следствие, они могут «ускользать» из области работы датчиков прибора. Егоневозможно навестись на них.

Попробовать повторить попытку можно с использованием аппарата с более широким полем визирования.

Исследование природных объектов, находящихся под открытым небом, будь то почва, растения или вода, необходимо проводить с выбором коэффициента в пределах от 0,8 до 0,95 в диапазоне спектра 8-14 микрон. Также не следует забывать о так называемом «холодном рассеянном небесном излучении», поскольку оно имеет малую излучательную способность. Это фоновое излучение по t° должно быть максимально приближено к температуре окружающей среды. Достигнуть этого возможно, защитив от фона объект и область измерений (например, тентом или зонтом).

Стекло, песок и кварц обладают высоким К излучения от 0,95 до 0,98 при длине волны ≥8 микрон. Эти материалы и их производные не пропускают теплоизлучение, следовательно, производится измерение t° самого стекла. Для проведения исследований сквозь стекло необходимо наличие узкоспектрального пирометра.

В процессе совершения различных технологических операций (формовка, закачка под давлением, глубокая вытяжка) температурные режимы различных пластиков могут быть от 20 до 300 °С. Для изделий из различных видов пластиков коэффициент испускания находится в пределах от 0,8 до 0,95, поэтому контроль температурного режима не вызывает трудностей.

Для различных типов прозрачных пленоксуществует уникальный диапазон поглощения, фактор прохождения которого незначителен.Испускательная способность пленки очень высока присовсем малом коэффициенте отражения величиной в 0,05-0,20. Обратите внимание, что на коэффициент излучения и степень прохождения сильное влияние оказывает толщина самой пленки – с уменьшением толщины снижается и К испускания. Как правило, тонкие пленки не являются преградой для ИК-лучей, поэтому для проведения точных измерений следует принимать во внимание фоновые излучения.

Огонь и горячие газы – «объемные излучатели энергии с выборочными свойствами испускания». Здесь мы уже говорим не об одной точке проведения замеров, поскольку на значение температуры часто влияют газы или стены печи. Измерение среднего значения температуры необходимо проводить для области, находящейся внутри самого пламени.

Горячие газы и огонь, как и прозрачные материалы, излучают тепловую энергию в небольших спектральных диапазонах. Как правило, это диапазон около 4 микрон (углекислотный). Простым пирометром провести подобное исследование невозможно – необходимо наличие специализированного оборудования.