Классификация пирометров

Пирометр – это прибор, который предназначается для измерения температуры практически любого тела бесконтактным методом на расстоянии (чаще всего до трех метров).

Пирометр Bosch PTD-1

Соответственно, пирометрия – это совокупность, или сумма способов и методов получения информации о температуре нагретых тел на расстоянии.

В основе работы пирометра лежит принцип восприятия электромагнитных лучей (энергии), излучаемых любым материальным телом, причем, интенсивность и спектр излучения этой энергии имеет прямую зависимость от температуры этого материального тела.

Кстати, вы заметили, что в начале статьи, мы поместили слово «новый» (метод) в кавычки?! Всё дело в том, что первый пирометр был изобретен ещё в 1731 году Питером ван Мушенбруком – голландским ученым, который изготовил пирометр для проведения своих опытов по тепловому расширению твердых тел. Это был далеко не тот пирометр, который вы можете найти в нашем каталоге, однако, сам факт построения такого прибора – открытие.

Сам термин «пирометрия» - появился ещё в начале 20 века, однако толчок к развитию, пирометрия получила только в 60-х годах прошлого столетия. Именно в то время были проведены опыты и сделаны открытия, которые и позволили производить портативные пирометры с высокими потребительскими характеристиками в промышленных масштабах. Первый переносной пирометр был разработан в недрах компании Wahl в 1967 году. С тех пор, пирометры совершенствуются, и сегодня, благодаря современным принципам построения параллелей сравнения, когда температура тела измеряется на основе полученных данных с инфракрасного приемника, границы, в которых происходит измерение температур твердых и жидких тел, существенно расширились.

Стационарный оптический пирометр для промышленного применения Raytek

Вообще, основных методов в пирометрии всего два:

- Радиационный метод;

- Оптический метод.

Конечно, с момента их появления, технологии шагнули далеко вперед, поэтому и сами приборы – пирометры усовершенствовались, усложнились, стали более точными, однако, суть методов осталась неизменной. Рассмотрим оба метода более подробно.

1. Радиационный метод пирометрии – основан на зависимости яркости и интенсивности энергетического излучения от температуры материального тела в некотором ограниченном волновом диапазоне – обычно, в инфракрасном. Именно поэтому, приборы использующие такой метод называются инфракрасными пирометрами (или инфракрасными радиометрами или термометрами).

Пирометр инфракрасный TESTO 830-T1

Принцип действия инфракрасного (ИР) пирометра достаточно прост: поскольку существует пропорциональная зависимость между яркостью излучения предмета и его температурой, то измерив яркость и пересчитав её, можно получить достоверное значение температуры. Т.е. основым и главным элементом пирометра, работающего радиационным методом, является специальный датчик, который преобразует яркость тепловой энергии ИР-диапазона в электрический сигнал. Здесь яркость теплового луча фиксируется оптической системой, обрабатывается датчиком. Электрический сигнал с датчика поступает в блок обработки информации, после чего, результат измерения выводится на дисплей.

2. Оптический метод пирометрии – основан на зависимости спектра излучения от температуры минимум в двух диапазонах: диапазоне инфракрасного излучения и диапазоне видимого спектра. Т.е. для данного метода, использован принцип зависимости цвета излучения от температуры объекта.

Например, тела, нагретые до температуры 700-800 °С – обладают темно-оранжевым свечением. Для тел, температура которых составляет около 1000 градусов Цельсия, характерен ярко-оранжевый цвет излучения. Тела, температурой в 2000 °С – испускают ярко-желтое свечение, а температурой 2500 °С – почти белое.

Оптический пирометр с выносным датчиком Raytek

Существуют два основных типа оптических пирометров:

- Яркостный пирометр – прибор, который способен определять температуру тела, при помощи визуального сравнения излучения пердмета с излучением эталонной нити. Т.е. оператор, смотрит в окуляр на измеряемый объект, регулируя при этом величину излучения нити путем пропускания через эту нить электрического тока. Нить в окуляре должна быть совмещена с изображением объекта. Необходимо подобрать такое значение электрического тока, при котором цвет излучения нити совпадёт с цветом объекта и как-бы «растворится» в нём. По такому значению тока и определяют температуру нагретого тела. Яркостные пирометры, зачастую называют пирометрами с исчезающей нитью.

- Цветовой пирометр (по другому - пирометр спектрального отношения или мультиспектральный пирометр) – прибор, который сравнивает энергетические яркости объекта в разных областях спектра. Т.е. в пирометре этого типа используется несколько датчиков (минимум два), которые и измеряют яркость свечения объекта в двух и более частях спектра, после чего, оценивается их соотношение. Мультиспектральные пирометры обладают максимальной точностью в определении температуры объекта, именно поэтому, на сегодняшний день, профессионалы выбирают именно эти оптические пирометры.

Отечественный пирометр спектрального отношения ДПР-1 «СОВА»

В начале 20 века, яркостные пирометры были распространены повсеместно, однако, начиная с середины 60-х годов, ситуация начала меняться. Были выпущены компактные, точные и удобные инфракрасные радиационные пирометры, которые постепенно вытеснили яркостные пирометры с рынка. Сегодня, практически все портативные пирометры – это приборы, работающие по радиационному методу. Это связано в первую очередь с тем, что они стоят дешевле оптических, проще и удобнее в применении, и могут обеспечить достаточно высокую точность измерения. Однако, оптические пирометры, и в частности пирометры спектрально отношения, обладают своими достоинствами.

Рассмотрим достоинства и недостатки приборов различного типа более подробно.