Принцип работы лазерного термометра

Принцип работы лазерного термометра — Все об электричестве

Принцип работы лазерного термометра

Пирометр, или его равнозначные названия – инфракрасный термометр (термодетектор, даталоггер температуры), — это точный инженерный прибор нового поколения для бесконтактного и быстрого измерения температурных показателей на расстоянии до трех метров от исследуемого объекта.

В основе его работы лежит принцип определения по тепловому электромагнитному излучению практически любого объекта температурного значения его поверхности. Это позволяет контролировать и своевременно регулировать температуру и ее перепады в промышленных и бытовых объектах, их деталях и элементах.

Относительно недорогой прибор идеален для использования как в бытовых рабочих процессах, так и в различных промышленных отраслях (если речь идет о мощном электронном пирометре) и высокотехнологичных производствах:

  • тепло- и электроэнергетика;
  • металлургия и металлообработка;
  • гражданское, военное и промышленное строительство;
  • проверка электрического оборудования;
  • в пищевой промышленности;
  • в лабораторных исследованиях;
  • обследование двигателей внутреннего сгорания и подшипниковых элементов, компьютерных составляющих.

Как стационарные, так и мобильные модели термодетекторов особенно рациональны для обследования объектов инфраструктуры, рефрижераторной техники, оснащения мобильных охраннопожарных бригад, контроля условий хранения и транспортировки пищевых и медикаментозных продуктов.

Виды пирометров

Существует несколько классифицирующих подразделений пирометров:

  1. По основной используемой методике работы:
  • инфракрасные (радиометры), использующие радиационный метод для ограниченного инфракрасного волнового диапазона; для точного наведения на цель снабжены лазерным указателем;
  • оптические пирометры, работающие в не менее, чем в двух диапазонах: инфракрасного излучения и спектра видимого света.
  1. Оптические инструменты в свою очередь делятся на:
  • яркостные (пирометры с пропадающей нитью), основанные на эталонном сравнении излучения предмета с величиной излучения нити, сквозь которую пропускается электроток. Значение силы тока и служит показателем измеряемой температуры поверхности объекта.
  • цветовой (или мультиспектральный), работающий по принципу сравнения энергетических яркостей тела в различных областях спектра, — используются как минимум два детектирующих участка.
  1. По способу прицеливания: инструменты с оптическим или лазерным прицелом.
  2. По используемому коэффициенту излучения: переменный коэффициент или фиксированный.
  3. По способу транспортировки:
  • стационарные, используемые в тяжелой промышленности;
  • переносные, используемые на участках производимых работ, для которых важна мобильность.
  1. Исходя из температурного диапазона измерений:
  • низкотемпературные (от -35…-30°С);
  • высокотемпературные (от + 400°С и выше).

Строение пирометра

Базисом конструкции прибора является детектор инфракрасного (теплового) излучения, интенсивность и спектр которого напрямую зависит от температуры поверхности объекта. Встроенная электронная система измерения фиксирует данные и отображает их на дисплее в удобном формате для дальнейшего анализа пользователем.

Стандартный пирометр представляет собой пистолет, который выглядит как лазерный бластер из фантастических фильмов, с небольшим жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображаются замерянные показатели температурных режимов. Небольшая и удобная панель управления, лазерная наводка и высокая точность при близком контакте с объектом делают инструмент весьма востребованным среди технического и инженерного персонала.

Устройство пирометра формирует следующие технические характеристики приборов:

  • оптическое разрешение (кратность варьируется в пределах 2…600);
  • рабочий диапазон температур (-50…+4000°С);
  • измеряемое разрешение;
  • быстродействие (в современных моделях менее секунды, что особенно актуально при измерении быстро меняющихся показаний).

Обычно пирометры обладают небольшими, компактными габаритными размерами; устройство отображение информации может быть как аналоговым, так и цифровым. Диаметр объекта излучения должен составлять не менее 13-15 мм.

Современные модели могут обладать расширенным функционалом:

  • функцией внутренней памяти для хранения данных замеров;
  • определением минимального и максимального показателей серии измерений;
  • подача звукового или визуального сигнала при достижении заданного порогового значения.

Для переноса информационных данных на персональный компьютер или внешний носитель усовершенствованные пирометрические устройства оборудуются USB-интерфейсом.

Принцип действия

Работа приборов этого типа основана на возникновении инфракрасного излучения и определении показателя абсолютного значения излучаемой в инфракрасном спектре энергии длины волны.

Инструмент направляется на удалённый объект, расстояние до которого лимитируется только диаметром замеряемого пятна и составом («чистотой») окружающей объект воздушной среды. Измерение характеристик излучения объекта (его интенсивность и спектральный состав) пирометрическим прибором косвенным образом определяет и температуру его поверхности.

Читайте также  Принцип работы плазмотрона

Принцип работы пирометра определяет основной функционал инструмента:

  • измерение температуры удалённых (недоступных или труднодоступных) объектов, а также температуры их движущихся элементов;
  • анализ температурного режима находящихся под напряжением объектов при невозможности контактных способов измерения;
  • экспресс-фиксация быстрых температурных изменений поверхности объектного тела;
  • исследование объектов, обладающих низкой теплоёмкостью или теплопроводностью.

Использование пирометра на промышленных объектах и в быту не представляет никаких сложностей: инструмент наводится на обследуемый объект, измерение и фиксация на дисплее температурных данных выполняется в считанные секунды при нажатии и удержании «курка».

Стоимость прибора зависит от его технических характеристик, «брендовости» производителя, используемых методов работы и варьируется в диапазоне 1500-15000 рублей.

по теме

Источник: http://echome.ru/pirometr-princip-dejstviya.html

Пирометры. Виды и устройство. Измерения и применение

Пирометры это приборы для определения температуры объекта бесконтактным методом. Особенностью пирометра является его невысокая стоимость. Чтобы измерить температуру объекта, необходимо направить на него прибор, в результате определяется его температура.

Устройство и работа

Температуру можно измерять различными устройствами, которые разделяют на контактные модели, и модели с дистанционным методом измерения. Пирометры относятся к приборам с дистанционным принципом действия.

Пирометры стандартного исполнения выполнены в виде пистолета. На нем имеется маленький жидкокристаллический индикатор, на котором выводится информация измеряемых параметров температуры.

Удобный корпус и панель управления, лазерное наведение и повышенная точность сделали популярным этот инструмент среди инженерно-технических работников. Дисплей прибора может быть цифровым или аналоговым. Для обеспечения необходимой точности измерения, диаметр поверхности излучения допускается не меньше 15 мм

В функции пирометра обычно включены:

  • Визуальный и звуковой сигнал при достижении определенной границы измерения.
  • Определение наибольшего и наименьшего значения среди серии замеров.
  • Встроенная память для сохранения информации.

Инновационные модели пирометров оснащены USB выходом для передачи информации на внешний носитель или компьютер.

Работа пирометра заключается в идентификации тепловых волн, излучающихся от нагреваемой поверхности. Схема прибора изображена ниже.

1 — Измеряемый объект 2 — Тепловое излучение 3 — Оптика 4 — Зеркало 5 — Видоискатель 6 — Ось видоискателя 7 — Измерительно-счетное устройство 8 — Электронный преобразователь 9 — Корпус 10 — Кнопка

11 — Датчик

Тепловое излучение поступает на датчик пирометра через раструб. В датчике энергия тепла преобразуется в сигнал электрического тока. Мощность этого полученного сигнала имеет зависимость от температуры исследуемого объекта. Чем больше температура, тем большая величина тока возникает в датчике.

Далее сигнал поступает на электронный преобразователь, который подает информацию на жидкокристаллический экран. Одной из разновидностей пирометров являются тепловизоры, которые работают по принципу сравнивания спектра излучения тепла с образцовым спектром.

На многоцветном экране появляется проекция картинки от воздействия теплового излучения объектов, попавших в зону действия прибора. С помощью параметров спектра определяют значение температуры и наглядно наблюдают ее динамическое изменение на поверхности материала. Тепловизоры стали популярными для контроля функциональности отопления жилых домов, а также выявления мест утечки теплоносителя, находящегося в скрытой области.

Технические параметры

Функционирование пирометров сопровождается своими определенными параметрами, которые учитываются при выборе модели прибора, основные из таких параметров рассмотрим подробнее.

Оптическое разрешение

Этот параметр определяет площадь исследуемого предмета для измерения температуры, и зависит от угла обзора объектива прибора, чем больше угол обзора, тем больше возможная площадь исследования, с учетом удаленности до объекта.

Основным условием выполнения точного исследования является наведение прибора именно на измеряемую поверхность. Если захват площади будет больше, то температура определится с большой погрешностью. Оптическим разрешением называется величина отношения размера (диаметра) захвата пирометра к удаленности до объекта.

Источник: https://contur-sb.com/printsip-raboty-lazernogo-termometra/

Пирометр – современный прибор для измерения температуры

Принцип работы лазерного термометра

Пирометр – контрольно-измерительный прибор для дистанционного определения температуры твердых и жидких тел. Пирометры бесконтактного измерения температуры используются как в промышленности, так и в быту и достаточно популярны.

Принцип работы пирометра

Инфракрасное излучение, которое исходит от любого твердого или жидкого тела, фокусируется линзой прибора, а затем попадает на чувствительный ИК-приемник. Этот датчик – термопара или термобатарея – нагревается и производит напряжение. Изменение напряжения оценивается и преобразовывается с помощью микроконтроллера (электронного преобразователя). После этого на дисплей поступают данные о температуре объекта.

Чтобы провести измерения, достаточно навести прибор на исследуемый объект и нажать кнопку «Пуск». Дисплей прибора может быть цифровым или аналоговым. Данные на дисплее отображаются в градусах (по шкале Цельсия или Фаренгейта), а также в виде графика изменения показаний (актуально при беспрерывном контроле).

Читайте также  Принцип действия электролизера

Сфера использования инфракрасного термометра

Использовать пирометр в промышленных целях начали еще в 70-х годах прошлого столетия. С тех пор не только усовершенствовался внешний вид ИК-термометров, но и увеличилась его точность, а также повысился спрос. Бесконтактное измерение температуры актуально в:

  • Теплоэнергетике: контроль бойлеров, теплотрасс, различных нагревателей.
  • Строительстве: поиск теплопотерь в зданиях.
  • Металлургии и металлообработке: контроль работ при высоких температурах.
  • ЖКХ: поиск прорывов на теплотрассах.
  • Электроэнергетике: контроль и пожарная безопасность элементов в трансформаторах, распределительных щитах.
  • Здравоохранении: для определения температуры тела человека.
  • Пищевой промышленности: при хранении, транспортировке и приготовлении пищевых продуктов.
  • Электронной промышленности: измерение нагревания компонентов схем.
  • Автомобилестроении и ремонте: при обследовании ДВС и подшипниковых элементов.

Пиренсенсоры основаны на том же принципе работы и нашли свое применение в охранных системах, а также военном деле. 

Пирометры незаменимы в ситуациях, когда:

Ограничен или невозможен доступ к объекту, например, в литейном производстве

  1. Есть риск для здоровья работников, при утечке газа, работе с электрооборудованием и т.д.
  2. Необходим контроль миниатюрных объектов или отдельных частей крупногабаритных объектов.
  3. Необходимо осуществлять беспрерывный контроль или замерять температуру движущихся объектов на производстве.

По принципу работы бесконтактные термометры бывают:

  1. Радиационные или инфракрасные – самые популярные, оценивают мощность теплового излучения объекта или его участка.
  2. Оптические.

       2.1. Цветовые или мультиспектральные: делают вывод о температуре, основываясь на результатах теплового излучения в нескольких спектрах.

       2.2. Яркостные или устройства с пропадающей нитью: яркость нити, через которую проходит ток, сравнивается с яркостью объекта и на основании силы тока делают вывод о температуре интересующей поверхности.

По диапазону рабочих температур:

  1. Высокотемпературные (от + 400°С и больше).
  2. Низкотемпературные (от -35-30°С).

По физическим параметрам устройства:

  1. Стационарные – пирометры для работы в тяжелой промышленности и беспрерывного контроля производства металлов.
  2. Переносные – небольшие приборы, которые подходят для работы в полевых условиях. Имеют повышенное оптическое разрешение и могут определять температуру объектов от 5 мм.

По типу прицела:

  1. С лазерным прицелом: встроены в инфракрасных пирометрах для точного наведения, луч лазера показывает также реальный размер области измерения.
  2. С оптическим прицелом: качественная оптика необходима для измерения удаленных объектов на большом расстоянии.

По виду отображаемой информации на дисплее:

  1. Цифровой: данные о температуре отображены в виде цифр и текстовых комментариев.
  2. Графический: температурные данные отображают спектр высоких и низких температур различными цветами на экране.

Что нужно знать перед покупкой пирометра?

Сегодня можно увидеть пирометр в руках автолюбителя, энергетика, медика и даже работника ЖКХ. Полезно также приобрести такой прибор для бытового использования.

Однако перед покупкой необходимо определиться с ключевыми требованиями:

  • Рабочий диапазон температур прибора, а также предполагаемые температуры рабочей среды. 
  • Требуемая точность – средний показатель погрешности пирометров 2%.
  • Коэффициент излучения (эмиссии) – свойство материалов отражать излучение. Объекты с высоким коэффициентом могут отражать ИК-излучение, исходящее от других объектов, тем самым искажая данные. Для точности замеров разнородных материалов, а также материалов с высокой эмиссией (например, отполированный алюминий) лучше выбрать пирометр с переключателем коэффициента излучения.
  • Оптическое разрешение – соотношение захвата пирометра к удаленности предмета. Этот показатель широко колеблется – от 2:1 до 600:1 и существенно влияет на точность измерений. Если прибор захватит большую площадь, показатель температуры будет неточным. Профессиональные приборы имеют самое высокое разрешение, а обычные бытовые примерно 10:1.
  • Быстродействие: модели для динамических измерений способны проводить анализ за доли секунды. Если измерение быстро меняющихся показаний не планируется, достаточно обычного прибора – скорость работы не дольше 8 секунд.

Источник: https://speranza-ua.com/news/pirometr-sovremennyj-pribor-dlya-izmereniya-temperatury/

echome.ru

Принцип работы лазерного термометра

Пирометр, или его равнозначные названия – инфракрасный термометр (термодетектор, даталоггер температуры), — это точный инженерный прибор нового поколения для бесконтактного и быстрого измерения температурных показателей на расстоянии до трех метров от исследуемого объекта.

В основе его работы лежит принцип определения по тепловому электромагнитному излучению практически любого объекта температурного значения его поверхности. Это позволяет контролировать и своевременно регулировать температуру и ее перепады в промышленных и бытовых объектах, их деталях и элементах.

Читайте также  Принцип действия операционного усилителя

Относительно недорогой прибор идеален для использования как в бытовых рабочих процессах, так и в различных промышленных отраслях (если речь идет о мощном электронном пирометре) и высокотехнологичных производствах:

  • тепло- и электроэнергетика;
  • металлургия и металлообработка;
  • гражданское, военное и промышленное строительство;
  • проверка электрического оборудования;
  • в пищевой промышленности;
  • в лабораторных исследованиях;
  • обследование двигателей внутреннего сгорания и подшипниковых элементов, компьютерных составляющих.

Как стационарные, так и мобильные модели термодетекторов особенно рациональны для обследования объектов инфраструктуры, рефрижераторной техники, оснащения мобильных охраннопожарных бригад, контроля условий хранения и транспортировки пищевых и медикаментозных продуктов.

Пирометр — бесконтактный цифровой термометр

Принцип работы лазерного термометра

Пирометр — это продвинутый прибор для определения температуры любого объекта на основе инфракрасного датчика, который считывает невидимое инфракрасное излучение, преобразует показания в температурные и выводит полученное число на дисплей. Максимальный диапазон измерения — 1000°C. Он так же известен, как бесконтактный цифровой термометр или инфракрасный пистолет.

Пирометр — бесконтактный цифровой термометр Рекомендуем обратить внимание и на другие приборы для измерения температуры.

Хотя пирометры сравнительно недавно начали использоваться в промышленности, тем не менее они находят все более широкое применение для измерения температуры, так как они удобны, дают точные показания и более безопасны, чем другие виды температурных датчиков.

Пирометр может быть чрезвычайно полезным для поиска неисправностей в системах, где избыточный нагрев может быть одной из причин. Например, киповец может использовать пирометр для обнаружения нагретого участка на монтажной плате, не отключая цепь от источника питания либо в непосредственной близи от цепей под напряжением. Также пирометр отлично подойдет для поиска неисправностей в любом оборудовании с вращающимися частями, так как измерение с его помощью не подвергает киповца опасности соприкосновения с вращающимися частями.

Принцип работы пирометра

Основными частями инфракрасного устройства являются: линза, ИК-приемник и дисплей температурных показаний. Инфракрасное излучение, идущее от горячего объекта фокусируется линзой и подается на ИК-приемник.

Упрощенное изображение ИК-датчика и горячего объекта ИК-приемник ИК-температурного датчика может представлять собой полупроводниковый материал, термопару или термобатарею (группа термопар, соединенных вместе последовательно). Схема термобатареи

Когда ИК-приемник температурного датчика нагревается, то генерируется напряжение (имеется ввиду, что это термопара или термобатарея) или меняется сопротивление (если речь идет о полупроводниковом материале). Изменение величины напряжения и сопротивления затем преобразуется в соответствующие температурные показания и отображаются на шкале прибора. Если температура объекта уменьшается, то его инфракрасное излучение уменьшается и в данном случае меняющаяся величина сигнала сопротивления и напряжения, посылаемого в приемник будет отображена на шкале как уменьшение температуры.

Для того, чтобы определить температуру объекта бесконтактный цифровой термометр направляется на объект и нажимается спусковой механизм. Показания температуры отображаются на дисплее прибора. С помощью кнопки на приборе можно отображать оказания либо по шкале Цельсия, либо по шкале Фаренгейта.

Особенности работы пирометров

Расстояние между прибором и объектом, чья температура измеряется, не влияет на точность показаний. Однако прибор должен использоваться для диапазона, указанного изготовителем. Кроме того, чем больше расстояние между прибором и объектом, тем большая площадь зондировалась.

Некоторые пирометры имеют спусковые механизмы с двумя положениями. В первом положении спусковой крючок останавливается на полпути, и такое положение служит для сканирования поверхности или участка, где имеется неоднородность нагрева. В этом положении показания на дисплее меняются в зависимости от количества обнаруженных неоднородных участков.

Это положение используется для определения приблизительной температуры объектов. Второе положение спускового механизма — это когда крючок полностью утоплен. Это положение используется для обнаружения объекта с наивысшей температурой, если объектов несколько. Когда крючок находится в этом положении, то показания на дисплее перестанут меняться, как только будет обнаружен объект с наивысшей температурой.

Это положение называется «положение удержания наивысшего показания».

Другой особенностью пирометров является наличие переключателя коэффициента излучения. Переключатель коэффициента излучения компенсирует отраженное излучение, которое может повлиять на точность температурных показаний. Объекты отражают инфракрасное излучение, идущее от других объектов помимо собственного инфракрасного излучения.

Однако отраженное инфракрасное излучение не является показателем истинной температуры объекта, а бесконтактный термометр не может отличить излучаемые волны от отраженных, пока вы не настроите переключатель коэффициента излучения на объект, чья температура измеряется.

Большинство производителей пирометров поставляют в комплекте с прибором таблицы, где указаны коэффициенты излучения для наиболее часто измеряемых поверхностей.

Источник: https://kipiavp.ru/pribori/pirometr.html