למה מיועד פירומטר וכיצד מודדים טמפרטורה בשיטה ללא מגע

למדידת הטמפרטורה של משטחים שונים, משתמשים בחיישנים שונים, כולל פירומטר. זה עובד די פשוט ומהיר. ומה זה פירומטר, בואו נבין את זה.

מהו פירומטר?

מכשיר הנדסי מודרני לקביעת הטמפרטורה של כל עצם, המבוסס על חיישן אינפרא אדום, נקרא פירומטר. הוא ידוע גם בשם תרמוגלאי, לוגר נתוני טמפרטורה, מד חום דיגיטלי אוֹ אקדח אינפרא אדום. פעולת המכשיר מבוססת על העיקרון של קביעת ערך הטמפרטורה של פני השטח של אובייקט על ידי תרמית קרינה אלקטרומגנטית פני השטח שלו.הפיירומטר לוכד קרינת אינפרא אדום בלתי נראית, ממיר אותה למעלות ומציג את התוצאה על הצג. שיטה ללא מגע ומהירה לבחינת החפצים הדרושים מאפשרת למומחים להימנע מפציעות אפשריות.

אזור יישום

נמצא שימוש נרחב מספיק עבור פירומטרים באותן תעשיות שבהן מותקנים מספר רב של מכשירי חימום. בתחום הבנייה והנדסת חשמל תרמית הם משמשים לחישוב אובדן החום של מבנים, כולל פירומטר המסייע בזיהוי נזקים לבידוד תרמי.

בתעשייה, מכשירים כאלה מאפשרים לנתח את הטמפרטורה של תהליכים שונים מרחוק. זה נחוץ, למשל, בהנדסת מכונות, מתכות ותעשיות אחרות.

אז, חשמלאים לבדוק את רמת החימום נקודות חיבור חוט, ומכונאי רכב בודקים את חימום חלקי המכונה. פירומטרים באים לעזרת מדענים במהלך ביצוע מחקרים או ניסויים שונים: כך הם קובעים את נכונות מדדי הטמפרטורה של חומרים וגופים.

בחיי היומיום, אנשים משתמשים במכשירים כאלה כדי לקבוע טמפרטורת גוף, מים, מזון וכו'.

סוגים וסיווג

בהתאם לתכונה הפונקציונלית, ישנם מספר סיווגים של פירומטרים.

לפי השיטה החיונית בה נעשה שימוש בעבודה:

• אינפרא אדום;
• אוֹפּטִי.

פירומטרים אופטיים מחולקים ל:

• בְּהִירוּת;
• צבע, או רב-ספקטרלי.

על פי תמונת הכוונה, נבדלים מכשירים עם כוונות אופטיות או לייזר.

על פי הפליטה המיושמת, מובחנים פירומטרים עם מקדם משתנה וקבוע.

לפי אפשרות התחבורה, פירומטרים מחולקים לנייחים ולניידים (ניידים).

בהתבסס על טווח המדידות האפשרי, ישנם:

• טמפרטורה נמוכה (-35...-30 מעלות צלזיוס);
• טמפרטורה גבוהה (+400 מעלות צלזיוס ומעלה).

מכשיר ועיקרון הפעולה

הבסיס למבנה הפירומטר הוא גלאי קרינת אינפרא אדום. הנתונים מומרים על ידי המערכת האלקטרונית המובנית ומוצגים על הצג.

פירומטר טיפוסי מעוצב כמו אקדח עם תצוגה קטנה. לוח הבקרה הקומפקטי, הנחיית הלייזר והדיוק הגבוה באינטראקציה הדוקה עם האובייקט מסבירים את הביקוש לכלי בקרב עובדים בתחומי הנדסה וטכניים.

מרכיבי העבודה העיקריים של הפירומטר נחשבים לעדשה, מקלט, כמו גם תצוגה שבה מוצגת תוצאת המדידה. עקרון הפעולה של הפיירומטר הוא כדלקמן: קרינת אינפרא אדומה נפלטת מהאובייקט הנחקר, ודרך עדשה היא ממוקדת ונשלחת למקלט (תרמופיל, מוליך למחצה, צמד תרמי).

אם נעשה שימוש בצמד תרמי, המתח משתנה כשהמקלט מתחמם. התנגדות - במקרה של מוליכים למחצה. שינויים אלה מומרים לקריאת טמפרטורה.

כדי לבצע מדידה, אתה רק צריך לכוון את הפירומטר לעבר האובייקט, להפעיל אותו ולציין את התוצאה. באמצעות כפתור מיוחד, ניתן להתאים את פורמט מדידת הטמפרטורה - צלזיוס או פרנהייט.

מפרטים

לפירומטר מספר פרמטרים המאפיינים את הפונקציונליות שלו. בחירת הדגם הרצוי של המכשיר מתבצעת בהתאם לערכים שלהם. נעבור לעיקריים שבהם.

רזולוציה אופטית

זהו שמו של מחוון היחס בין קוטר הנקודה של הכלי למרחק לאובייקט. פונקציה זו תלויה בזווית של עדשת המכשיר: ככל שהיא גדולה יותר, כך היא יכולה לכסות יותר שטח. הגורם החשוב ביותר לדיוק המדידה הוא הטלת הנקודה אך ורק על חומר פני השטח. אם חריגה מהשטח, סביר להניח שהערך הנמדד לא יהיה מדויק.

התייחסות. לכל דגם פירומטר יש רזולוציה אופטית שונה. ההבדל ביניהם מרשים, למשל, מ-2:1 ל-600:1. היחס האחרון אופייני למכשירים מקצועיים. ככלל, הם משמשים בתעשייה כבדה. היחס האופטימלי עבור פירומטרים ביתיים וחצי מקצועיים הוא 10:1.

טווח עבודה

טווח הפעולה של המכשיר תלוי בחיישן הפירומטרי ולעיתים משתנה בין -30 מעלות צלזיוס ל-360 מעלות צלזיוס. אז, כמעט כל סוגי הפיירומטרים מתאימים לשימוש ביתי, בהתחשב בטמפרטורה המקסימלית של נוזל הקירור במערכת החימום עד 110 מעלות צלזיוס.

שְׁגִיאָה

השגיאה מרמזת על רמת הסטיות האפשריות של ערכי הטמפרטורה ותלויה בדיוק של הפיירומטר. בממוצע, הסטיות המותרות אינן עולות על 2% מהנורמה.

פליטות

פרמטר זה הוא היחס בין העוצמה של קרינת הטמפרטורה הנוכחית לאותו מחוון של הגוף השחור לחלוטין.

התייחסות. עבור חומרים מט, הפליטה היא 0,9-0,95. מסיבה זו, נבחרים יותר מכשירים עבור ערך זה.התוצאה תהיה שונה במידה ניכרת מהמציאותית, למשל, במקרה של מדידת מידת החימום של פני השטח של אלומיניום מבריק.

למדידות מדויקות יותר, דגמים רבים מצוידים במצביע לייזר. במקרה זה, אלומת האור אינה ממוקמת במרכז, אלא מציינת את הגבול האופטימלי של אזור המדידה.

יתרונות וחסרונות

כמו לכל מכשיר אחר, לפירומטר יש את היתרונות והחסרונות שלו. הנוכחות שלהם מוסברת על ידי ניואנסים של המכשיר ותנאי השימוש.

יתרונות

• ניידות, גודל קטן ועיצוב פשוט מאוד;
• עלות נמוכה משתלמת, בשל השימוש במספר מינימלי של אלמנטים בעיצוב;
• רמה גבוהה של אמינות;
• טווח מדידה רחב מספיק.

מינוסים

• תלות ישירה של קריאות הפיירומטר ביכולת הנפלטת של האובייקט הנחקר;
• הדיוק של תוצאות המדידה עשוי להיות נמוך יותר בשל המוזרות של המצב הפיזי של פני השטח של האובייקט;
• הפונקציה של תיקון האינדיקטורים וקביעת השגיאה מסופקת רק במכשירים החדשים ביותר;
• למרחק יש תפקיד גדול בדיוק המדידה.

הדגמים הפופולריים ביותר

EOP-66

פירומטר EOP-66 משמש ביישום מחקר מדעי ומעבדתי. הוא נועד למדוד את הפרמטרים של משטחים של עצמים בטמפרטורות מ-+900 עד +10000 מעלות צלזיוס,

דגם נייח זה מצויד בטלסקופ, המורכב ממיקרוסקופ אובייקטיבי וממיקרוסקופ עיני. לעדשה בעלת שתי עדשות יכולת מיקוד למרחק של עד 25.4 ס"מ, והרזולוציה האופטית שלה היא 3:1. שימו לב: הטלסקופ של מכשיר זה מקובע על הבסיס ונע בצורה חלקה במישור אופקי.

קלווין X 4-20

זהו פירומטר בעל דיוק גבוה, בעל טווח אוניברסלי לקביעת מחווני טמפרטורה: מ -50 עד +350 מעלות צלזיוס, מהירות פעולה גבוהה מאוד - 0.2 שניות. השימוש בכלי מסופק בטווח של 8-14 מיקרון.

פירומטר זה משלב את היכולות של מכשירים ניידים ונייחים כאחד. זאת בשל המידות הקומפקטיות (17x17x22 ס"מ) ונוכחות של שקע הרכבה להרכבת עדשת M12. היצרן מבטיח מוחלט עמידות למים ואבק. לפיכך, המודל המוצג של הפירומטר יכול לשמש בתעשיות ייצור ובנייה מורכבות.

S-700 "סטנדרטי"

עדיף להשתמש במכשיר ללא מגע זה, למשל, בבנייה או במטלורגיה. הוא משמש בצורה נאותה כגלאי אינפרא אדום לקביעת מידת החימום של המשטחים של חפצים רופפים ומוצקים, כמו גם חומרים מותכים וזורמים.

טווח הטמפרטורות נע בין +700 ל-+2200 מעלות צלזיוס, שאופייני למכשירים בטמפרטורה גבוהה. הרחבת אפשרות האינטראקציה עם מדיה חיצונית מושגת באמצעות שתי אפשרויות לממשק הפלט: פלט אנלוגי 4 - 20 mA או דיגיטלי RS-485.

התייחסות. אפשר לרכוש פירומטר אופטי במחיר סביר מאוד: העלות המינימלית של מכשיר כזה היא 6,000 רובל, המקסימום הוא 30,000 רובל.

כיצד למדוד טמפרטורה עם פירומטר

לאחר רכישת המכשיר, עליך ללמוד היטב את ההוראות עבורו.למרות הדרישות הפשוטות מאוד לפעולה, פעולות פזיזות יכולות להוביל לעיוותים משמעותיים בערכי הטמפרטורה. התהליך למדידת טמפרטורה נכונה עם פירומטר הוא כדלקמן:

• הפעל את מכשיר הפירומטר;
• קבע את החומר שממנו עשוי החפץ (לדוגמה, פלדה או נחושת);
• לאחר מכן, בהתאם לדגם המכשיר, הזן את עוצמת הפליטה כעריכה בתצוגה;
• כוון את אלומת הפיירומטר האינפרא אדום על פני השטח שיש למדוד;
• הגדירו את גבול נקודת המדידה באמצעות מצביע הלייזר.

עם רצף מדידות זה, תקבלו תוצאות הקרובות ביותר לטמפרטורה בפועל.

הפיירומטר הוא מכשיר אוניברסלי וחיוני מבחינת הפונקציונליות שלו. לאחר שהבנו את הניואנסים של פעולתו, ניתן להשתמש בו בקלות הן בתחום המקצועי והן בחיי היומיום.

מאמרים דומים: