Pirometr - poradnik użytkownika

rozwiązania
3 polubień
26832 odwiedzin
Tagi: Optris, pirometr, parametry, zasada działania, testo, bezdotykowy pomiar temperatury

Spis treści:

2. Podstawowe parametry pirometrów

d) Współczynnik emisyjności dla typowych materiałów

1. Zasada działania pirometru

Każdy przedmiot materialny emituje promieniowanie podczerwone (cieplne), niewidoczne dla oczu, ale wyczuwalne np. przy zbliżeniu ręki do gorącego żelazka. Natężenie tego promieniowania jest tym większe, im wyższa jest temperatura przedmiotu. Pirometr mierzy natężenie promieniowania podczerwonego dochodzącego od przedmiotu do jego obiektywu. Zmierzoną wielkość promieniowania przyrząd przelicza na odpowiadającą mu temperaturę przedmiotu i pokazuje wartość tej temperatury na wyświetlaczu.

a) Pole widzenia pirometru

Typowy przenośny pirometr może mierzyć z odległości 1 m średnią temperaturę powierzchni kołowej o średnicy kilku centymetrów. Im większa jest odległość pirometru od przedmiotu, tym większa jest średnica koła z którego pirometr zbiera promieniowanie podczerwone.

Dla łatwiejszego zlokalizowania powierzchni z której zbierane jest promieniowanie, pirometry są zwykle wyposażone w celownik laserowy. Promień lasera jest widoczny w postaci czerwonej plamki na przedmiocie. Położenie tej plamki wskazuje środek koła, stanowiącego pole widzenia pirometru.

Niektóre pirometry są wyposażone w celownik dwupunktowy. W tym przypadku dwie plamki wskazują dwa przeciwległe skrajne punkty pola widzenia termometru, co umożliwia ocenę wielkości pola widzenia na przedmiocie.

b) Pomiary przy użyciu pirometru

Dla wykonania prawidłowego pomiaru jest konieczne, aby pole widzenia pirometru nie wychodziło poza przedmiot, którego temperaturę mierzymy. W przeciwnym przypadku pirometr będzie zbierał promieniowanie podczerwone nie tylko z przedmiotu, ale także z otoczenia (tła). Spowoduje to błędny wynik pomiaru.

Prawidłowe i nieprawidłowe położenie pola widzenia pirometru na powierzchni przedmiotu pokazuje rysunek obok.

c) Współczynnik emisyjności powierzchni a dokładność pomiaru

Materiały mają różną zdolność wysyłania promieniowania podczerwonego ze swojej powierzchni. Właściwość ta zależy od gładkości i barwy powierzchni. Materiały o powierzchni matowej i ciemnej lepiej emitują promieniowanie podczerwone niż materiały o powierzchni gładkiej i jasnej.

Współczynnik emisyjności określa się w zakresie od 0 do 1. Przykładowo, współczynnik emisyjności powierzchni cegły wynosi 0,85, a powierzchni polakierowanej czarnym lakierem matowym 0,97. Aluminium ma współczynnik emisyjności 0,07. W celu otrzymania prawidłowego wyniku pomiaru pirometrem należy wartość współczynnika emisyjności materiału wprowadzić do pamięci wewnętrznej przyrządu.

Pirometr, przeliczając strumień odbieranego promieniowania na temperaturę wskazywaną na wyświetlaczu uwzględnia tę wartość w obliczeniach. W prostych pirometrach współczynnik emisyjności jest ustawiony na stałe na wartość 0,95, typową dla większości materiałów.

W przypadku materiałów o wysokiej gładkości powierzchni (polerowane, lakierowane, powierzchnie metaliczne) należy stosować pirometry o regulowanym współczynniku emisyjności.

d) Doświadczalne wyznaczanie współczynnika emisyjności

Dokładne wyniki pomiarów temperatury pirometrem można uzyskać, przeprowadzając kalibrację pirometru do pomiarów temperatury wybranego materiału. W tym celu należy skorzystać z termometru klasycznego jako wzorca. Należy zmierzyć temperaturę materiału tym termometrem. Następnie ustawiając różne wartości współczynnika emisyjności w pirometrze należy doprowadzić do zgodności wyników pomiaru obydwoma przyrządami.

2. Podstawowe parametry pirometrów

a) Zakres pomiarowy

Typowy zakres pomiarowy pirometru wynosi od -30°C do 500°C. Pirometry do celów przemysłowych mierzą temperatury nawet do 3000°C.

b) Dokładność pomiaru

Dla pirometrów dokładność jest podawana zwykle jako odchylenie od wartości rzeczywistej oraz odchylenie procentowe , np. ±1°C i ±2%. Przy ocenie dokładności wyniku przyjmuje się większą z tych dwóch wartości. Np. jeśli odczytany wynik wynosi 40°C, to 2% tej wartości wynosi 0,8°C. Przyjmujemy, że możliwy błąd to ±1°C, a temperatura rzeczywista mieści się w zakresie 40 ±1°C. Jeśli wynik wynosi 150°C, to 2% tej wielkości stanowi 3°C. Przyjmujemy, że możliwy błąd to ±3°C, a wynik mieści się w zakresie 150 ±3°C.

c) Rozdzielczość optyczna

Rozdzielczość optyczna jest to stosunek odległości od przedmiotu do średnicy kołowego pola widzenia pirometru. Parametr ten jest stały i pozwala wyznaczyć średnicę pola widzenia na danej odległości. Rysunek obok pokazuje przykładowo zależność pola widzenia od odległości dla pirometru o rozdzielczości optycznej 8:1. Średnica pola widzenia tego pirometru w odległości 2 m (200 cm) wynosi 200 cm : 8 = 25 cm.

Typowe wartości rozdzielczości optycznej pirometrów wynoszą od 3:1 do 100:1. W praktyce pole widzenia nie ma ostrej granicy, ani też nie jest idealnie kołowe. Dlatego należy pozycjonować pole widzenia na przedmiocie tak , aby powierzchnia przedmiotu wykraczała poza teoretyczne, kołowe pole widzenia. Rozdzielczość optyczna bywa też nazywana ogniskową lub optyką pirometru.

d) Współczynnik emisyjności dla typowych materiałów

Materiał	Emisyjność*
Aluminium, niepolerowane	0,07
Aluminium, polerowane	0,05
Aluminium, silnie utlenione	0,25
Brąz, polerowany	0,1
Brąz, porowaty, surowy	0,55
Cegła, glazurowana, surowa	0,85
Cegła, ogniotrwała, surowa	0,94
Cegła, standardowa	0,85
Cement	0,54
Chrom, polerowany	0,1
Cynk, blacha	0,2
Emalia**	0,9
Farba, olejowa, zwykła	0,94
Farba, srebrne wykończenie**	0,31
Formica	0,93
Glina, wypalona	0,91
Guma	0,93
Kwarc	0,93
Lakier, bakelitowy	0,93
Lakier, biały	0,87
Lakier, czarny, błyszczący	0,87
Lakier, czarny, matowy	0,97
Lód	0,97
Łupek azbestowy	0,96
Miedź, oczyszczona, polerowana	0,07
Miedź, polerowana	0,07
Miedź, utleniona	0,65
Miedź, utleniona, sczerniała	0,88
Mosiądz, polerowany	0,03
Mosiądz, zmatowiony	0,22
Nikiel, czysty, polerowany	0,05
Nikiel, na żeliwie	0,05
Ołów, błyszczący	0,08
Ołów, minia, miał	0,93
Ołów, oksydowany	0,63
Ołów, szary	0,28
Papa	0,92
Papier azbestowy	0,94
Papier, biały	0,9
Papier, czarny, błyszczący	0,9
Platyna, czysta, polerowana	0,08
Płyta azbestowa	0,96
Porcelana, glazurowana	0,92
Puszka, polerowana	0,05
Rtęć, czysta	0,1
Sadza	0,96
Stal, świeżo walcowana	0,24
Stal, blacha, niklowana	0,11
Stal, blacha, walcowana	0,56
Stal, galwanizowana	0,28
Stal, niepolerowana	0,96
Stal, silnie utleniona	0,88
Stal, skorodowana	0,69
Szelak, czarny, błyszczący	0,82
Szelak, czarny, matowy	0,91
Szkło	0,92
Szkło, matowe	0,96
Śnieg	0,8
Taśma, izolacyjna, czarne tworzywo	0,95
Węgiel, drzewny, miał	0,96
Węgiel, oczyszczony	0,8
Włókno azbestowe	0,78
Woda	0,98
Wolfram	0,05
Złoto, polerowane	0,02
Zmrożona ziemia	0,93
Żelazo, blacha galwanizowana, polerowana	0,23
Żelazo, blacha galwanizowana, utleniona	0,28
Żelazo, błyszczące, wytrawiane	0,16
Żelazo, utlenione	0,74
Żelazo, walcowane na gorąco	0,77
Żelazo, zgrzewane, polerowane	0,28
Żeliwo, polerowane	0,21
Żeliwo, surowy odlew	0,8