Как правильно измерить температуру пирометром — ошибки и правила.
Пирометр — это наиболее доступный и безопасный прибор для бесконтактного измерения температуры.
Причем он широко используется как в электричестве, так и в системах теплоснабжения.
Однако область его применения только этими отраслями не ограничивается. С его помощью замеряют температуру движущихся частей механизмов. Например, чтобы выяснить греется подшипник на двигателе или нет.
Выявляют перепады температур на смежных поверхностях – цилиндры компрессора в холодильных установках, или отдельные детали внутри автомобиля.
Допустим у вас греется двигатель по неизвестной причине и вам нужно выяснить почему. Для этого пирометром сначала замеряете температуру на выходном патрубке термостата и сравниваете ее с температурой радиатора.
Если разница очень большая, тогда скорее всего виноват термостат.
Еще один из вариантов применения – измерение температуры раскаленного металла для его правильной обработки.
Если это делать классическими термометрами, то вы потеряете драгоценное время на нагрев самой термопары. А беспроводным термокрасным пирометром, все это занимает буквально мгновение.
Вот сводная графическая миниатюра и расшифровка возможностей и областей применения пирометров:
Прибор этот безусловно хороший, но давайте подробнее рассмотрим вопрос, как же им правильно пользоваться. Ведь простое наведение лазерного луча и считывание показаний на электронном табло, не всегда гарантирует и дает корректные результаты.
При замерах существует множество погрешностей, о которых большинство пользователей даже не догадывается. Измерение температур при помощи оптического прибора, отличается от измерения температуры приборами контактными.
Вот основные ошибки, которые допускают новички:
- не учитывается материал, из которого сделан предмет измерения
- замеры производятся через стекло или в пыльном, влажном помещении
- температура самого пирометра значительно отличается от температуры окружающей среды
- измерения происходят слишком далеко от объекта, без учета конуса расширения луча
- экономные «специалисты» пытаются работать прибором наподобие тепловизора на больших площадях, не учитывая при этом частоту обновления показаний девайса
Рассмотрим все эти моменты более подробно.
Когда вы измеряете градусы контактным термометром, вы по факту делаете замер только температуры тела. А вот если вы попытаетесь тоже самое проделать на некотором расстоянии, то вы попутно измерите все те волны и лучи, которые не зависимо от вашего желания так или иначе попадают в объектив пирометра.
А попадает туда не только то излучение, которое испускает тело.
И если при этом не знать как правильно настраивать пирометр, то прибор будет показывать полную белиберду.
Что это за помехи, которые влияют на точность измерения? При работе с инструментом в его объектив попадает 3 составляющих:
- лучи, которые тело пропускает через себя
- лучи, которые оно испускает (это его собственная температура)
- отраженные лучи от окружающих предметов
Пропускаемые лучи в расчетах обычно не учитываются, потому то большинство тел попросту непрозрачны для них. Поэтому в расчет берутся только две величины:
- коэффициент излучения или коэффициент эмиссии
- коэффициент отражения
Причем вас в большей степени должен интересовать именно коэфф. излучения, так как это и есть та самая температура, которую имеет тело.
В этом плане стоит заметить, что пирометр не может измерять температуру предмета, который находится за стеклом, в дыму или тумане.
Стекло для оптики прибора – это не прозрачный элемент, а отдельный объект, выделяющий свое собственное излучение. Поэтому его нужно убирать из области замера.
Большинство тел и поверхностей нас окружающих, имеют коэффициент излучения равный 0,95. Именно такие заводские настройки изначально выставляются на приборах.
Причем на дешевых моделях, они жестко встроены в программную составляющую раз и навсегда, и изменить вы их не сможете. На более дорогих аппаратах, данный коэфф. можно регулировать вручную.
Для чего это необходимо делать? У разных по составу и свойствам тел, коэфф. излучения отличается. И чем он выше, тем точнее будут результаты измерения температуры пирометром.
Например, если он составляет величину К=0,95, то у вас на отражение остается всего 5%. Ошибка, которую будут вносить эти самые 5%, будет крайне мала и ей можно пренебречь.
Но дело в том, что на практике как в электричестве, так и в отоплении, нас мало интересуют предметы с высоким коэффициентом излучения. К таковым относятся стены, пол, поверхность стола, предметы мебели и т.д.
Пирометром мы в первую очередь измеряем медные или алюминиевые контакты, радиаторы батарей отопления, трубы, хромированные полотенцесушители и т.п.
Все они имеют яркую блестящую поверхность, которая как раз-таки и вносит существенную ошибку в данные замеров. При этом есть определенный нюанс.
К примеру, если у вас предмет имеет температуру окружающей среды, то излучает и отражает он приблизительно одну и ту же температуру. Но если его при этом нагреть, то сразу же появится погрешность, существенно искажающая реальные данные.
Чтобы удостоверится во всем вышесказанном, можете сами провести простейший эксперимент. Возьмите блестящую кастрюлю и какую-нибудь книжку.
Далее проведите замеры на них одним и тем же пирометром. Чтобы повысить точность эксперимента, старайтесь делать замеры в одной точке.
Результаты у вас точно не будут одинаковыми, правда сильной разницы вы не увидите. Если перепроверить это дело контактным термометром, то отклонения будут составлять всего 2-3 градуса.
Но это все будет справедливо только при комнатной температуре предметов. А что будет, если в кастрюлю залить горячую воду?
Измерения в этом случае тут же пойдут в разнос.
Температура «горячей» кастрюли 
Реальная температура с верным коэффициентом
Это говорит о том, что температура нагретых гладких блестящих поверхностей, просто так пирометром не измеряется.
Поэтому, когда в видеороликах показывают, насколько элементарно бесконтактным измерителем определить температуру батарей или контактов, не сильно доверяйте данной рекламе.
В большинстве случаев, нельзя просто так направить луч, нажать курок и тут же получить правильный результат измерения на табло. На блестящих нагретых предметах все пирометры начинают сильно врать.
И зависит эта погрешность напрямую от коэффициента излучения. Вот подробная таблица коэффициентов излучения различных материалов. Этими данными необходимо пользоваться каждый раз при замерах пирометрами.
Чтобы повысить точность измерений, стоит покупать более дорогие модели с возможностью выставления этих коэфф. внутри программных настроек.
Замерить температуру материалов, которых нет в таблице, можно двумя способами. Использовать “мишень” с известным коэфф., накладывая ее на измеряемый объект.
Или сначала определить контактным термометром температуру поверхности, и затем меняя значения в приборе, добиться примерного совпадения.
Процесс правильного замера пирометром будет выглядеть следующим образом.
Определяете материал из которого сделан предмет (сталь, медь, алюминий). Далее в таблице ищите его коэффициент излучения и заносите эту поправку в сам прибор.
И только после этого направляете луч инфракрасного пирометра на объект.
При таком измерении вы действительно получите близкие результаты к фактической температуре. Ну а те девайсы, в которых заводом жестко установлен коэфф.=0.95, попросту будут врать при каждом замере.
Под каким бы углом вы не направляли луч, как близко бы не подносили прибор к поверхности, искажения в любом случае будут. И здесь речь уже идет не об одном или двух градусах.
Погрешность может составлять десятки единиц!
Кстати, отдельно стоит сказать о расстоянии. По сути, луч пирометра измеряет температуру некой точки или круга.
При этом не путайте точку лазерного целеуказателя и пятно замера. Это разные вещи. Они отличаются размерами на несколько порядков.
Если вы находитесь на большом расстоянии от объекта, то и это пятно или круг увеличиваются по площади. Соответственно для более точных измерений, прибор следует подносить как можно ближе.
Например, у большинства моделей, конус который они видят, имеет соотношение 12 к 1.То есть на расстоянии в 1.2 метра, вы можете без погрешности измерить температуру тела диаметром 10см, не более.
Хоть это и считается нормальным параметром, но лучше подносить прибор поближе. Так как при замере у вас может дрогнуть рука, либо прицел собьется, и в итоге вместе с требуемой поверхностью, вы измерите и соседнюю, которая внесет свой вклад в общие показания.
Так как указано на фото ниже, измерять температуру модульных автоматов не желательно. Вы невольно вместо одной фазы, захватите и соседнюю, что внесет ошибку в данные. Расстояние между ними слишком маленькое.
То же самое относится и к замерам клеммных колодок и зажимов. Подносить пирометр к ним нужно максимально близко.
Еще не забывайте про температуру окружающей среды. Многие пользователи жалуются, что отдельные модели пирометров, начинают безбожно врать при температурах ниже комнатной.
То есть, они берут прибор, выходят в котельную, подвал или гараж и там пробуют им “пострелять” температуру. В итоге получают совершенно странные результаты.
Дело здесь в том, что любой электроникой, тем более измерительной, нельзя пользоваться пока температура прибора не выровняется с температурой окружающей его среды.
Вынесли пирометр на улицу или в гараж, выдержите его минут 10-20, и только после этого приступайте к измерениям.
Речь конечно не идет о том, что прибор нужно замораживать до минусовых температур. Здесь он врать, скорее всего будет безбожно, так как не рассчитан на работу в таких условиях. В остальных случаях, благодаря такой “выдержке”, погрешность уменьшается.
Еще один важный параметр пирометра помимо точности – частота обновления показаний. Особо важно иметь высокую частоту при сканировании и сравнении температур на больших поверхностях.
Прибор в этом случае, как бы имитирует работу тепловизора и ищет максимумы и минимумы.
Очень хорошими показателями считаются результаты от 250мс и меньше. Обладают подобными параметрами только известные бренды. Например, тот же Fluk.
Какой вывод из всего вышесказанного можно сделать? Безусловно, пирометр штука полезная, но применять его нужно там, где действительно требуется именно бесконтактное измерение температуры.
Например, электрические контакты находящиеся под напряжением. Здесь он действительно помогает безопасно выявить плохое соединение еще до того, как ситуация станет критичной.
Не всем электрикам в этом деле доступны тепловизоры.
А вот для людей профессионально занимающихся системами отопления, подобные девайсы оказываются не нужными, и в некоторой степени даже вредными. Замерять температуру отопления пирометрами очень сложно.
Даже на крашенной белой глянцевой поверхности радиатора, достаточно три раза щелкнуть пирометром по одному месту, и у вас получится три разных значения температуры. Не говоря уже про хромированные трубы.
Если у вас блестящие медные трубы на выходе из котла, то замеры могут показать разбежку в 20 и более градусов, по сравнению с датчиком котла. Вот и думайте после этого, что же в системе неисправно.
На практике появляется слишком много факторов, искажающих реальное состояние дел. Чтобы добиться приемлемых результатов измерений на трубах и батареях, придется брать некую пленку или малярный скотч с постоянным коэффициентом отражения, наклеивать эту штуку на поверхность, и только после этого проводить измерения.
Спрашивается, зачем создавать себе такие сложности, если есть более эффективные контактные термометры. Время замера у которых всего несколько секунд и гарантированно точный результат до десятых долей градуса появляется у вас на экране.
Что касается теплых полов, здесь не все однозначно.
Например, температуру стяжки пирометром еще можно измерить довольно точно. А вот если она будет закрыта плиткой, то погрешность моментально возрастает.
Производители безусловно знают об этих проблемах и постоянно совершенствуют приборы. Поэтому если уж и собрались покупать пирометр, выбирайте качественную модель.
Хорошие варианты можно подобрать и заказать вот здесь.
Есть относительно недорогие модели, снабженные выносным датчиком термопары.
С его помощью можно составлять и вносить собственные таблицы поправочных коэффициентов любых материалов. Один раз делаете замер нужной поверхности датчиком, сравниваете результат и вносите корректировку.
После этого можно спокойно стрелять лучом пирометра и не бояться ошибок. У китайцев такую модель можно заказать отсюда.
Если вам интересна эта тема и хочется заниматься измерениями пирометром более профессионально, а не только на бытовом уровне, скачайте и ознакомьтесь с двумя полезными брошюрами по данной тематике:
Как правильно измерять температуру ИК-сенсором
В данной статье мы не будем описывать физику процесса измерения температуры при помощи инфракрасного сенсора. Эту информацию можно почерпнуть из учебников. Наша задача предостеречь вас от типичных ошибок, которые можно совершить при измерении температуры пирометрическим способом.
К сожалению, тезис о том, что для измерения температуры какого-либо тела достаточно направить на него пирометр и просто нажать на кнопку — не совсем верный. Результат измерения может оказаться настолько далёким от истинного значения, что проще было бы прикоснуться к поверхности рукой и примерно определить температуру.
Для пирометрии есть определённая область применения, где преимущества ИК способа неоспоримы. Это объекты под напряжением, движущиеся и вращающиеся компоненты, предметы небольших размеров и объекты с низкими значениями теплоёмкости и теплопроводности. В последнем случае малопригодны контактные измерения, т.к. зонд датчика изменяет температурное поле контролируемого объекта, полученные значения являются слишком заниженными, а время измерения – чересчур велико. ИК метод измерения – неинерционный, а значит можно контролировать температуру при быстропротекающих процессах, температуру движущегося конвейера и т.д. ИК метод — бесконтактный, а значит можно сохранять стерильность продукта при контроле.
Однако если вы будете измерять температуру металлов, их окислов, жидкостей, то можете получить очень большую ошибку. Почему?
Дело в том, чувствительный элемент ИК сенсора (пирометра) регистрирует общий уровень излучения, приходящий от области контроля. Данное суммарное излучение состоит из трёх составляющих: излучение контролируемого объекта, напрямую связанное с его температурой, внешнее излучение, отражённое от объекта, внешнее излучение, прошедшее через контролируемый объект (фактор прохождения). Если две последние составляющие равны нулю, то мы имеем идеальное для ИК термометрии тело — чёрное тело, имеющее коэффициент излучения равный 1,0. Реальные тела имеют коэффициент излучения меньше 1,0.
У наиболее распространённых недорогих пирометров установлен фиксированный коэффициент излучения равный 0,95. Они предназначены для контроля температуры таких объектов, как бумага, керамика, дерево, тёмные эмали и краски, большинство пищевых продуктов, коэффициент излучения которых при длине волны более 8 мкм как раз приблизительно равен 0,95. Это так называемые серые излучатели. Точность измерения температуры таких объектов ИК термометром достаточно высокая.
Как металлы, так и их оксиды, особенно светлых цветов имеют низкое значение коэффициента излучения в пределах 0,3…0,9. Данный коэффициент также очень сильно зависит от качества обработки контролируемой поверхности, а также её температуры (цветные излучатели). Поэтому перед проведением измерений необходимо узнать коэффициент излучения для конкретного материала для контролируемого диапазона температуры. Сделать это можно контактным термометром. Естественно, что для работы с такими объектами необходимо иметь более дорогие пирометры с настраиваемым коэффициентом излучения. Для контроля температуры поверхности таких материалов можно предварительно закрыть место контроля плёнкой, имеющей коэффициент излучения близкий к 0,95.
Часто у потребителей возникает вопрос, влияет ли цвет на коэффициент излучения. Практически не влияет, т.к. большинство пирометров работает в области спектра 8…14 мкм, далёком от видимого излучения.
О влиянии температуры окружающей среды
Перед проведением процесса измерения пирометр необходимо выдержать при температуре окружающей среды. Дело в том, что как и измеритель, работающий с термопарой, пирометр измеряет два сигнала: уровень излучения от контролируемого объекта с учётом коэффициента излучения и уровень фонового излучения, определяемого температурой окружающей среды. Если, например, вы захотели зимой при -40 С померить температуру железнодорожных букс пирометром, имеющим диапазон температуры эксплуатации от 0 С, вытащив его на время из тёплого футляра, то вы получите очень большую ошибку в измерении.
О влиянии температуры контролируемого объекта
Если вы используете стационарный датчик ИК, то его необходимо установить так, чтобы с одной стороны область контроля не была больше, чем размер контролируемого объекта, с другой стороны, чтобы контролируемый объект за счёт теплового излучения не нагревал датчик. Иногда сделать это довольно сложно. Приходится прибегать к таким приёмам, как принудительное охлаждение датчика сжатым воздухом или водой.
Измерение температуры расплава металла. Обычно расплав металла покрыт шлаком. В этом случае пирометр будет измерять температуру шлака и вы получите заниженные показания.
Применение ИК датчика в электрике. Контролируйте температуру пластмассовых частей: корпусов приборов, изолированных кабелей, а не наконечников, металлических контактов, проводов и т.д.! Иначе вы получите сильно заниженные данные.
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Инфракрасный бесконтактный термометр (пирометр) GM320
Принцип действия бесконтактного термометра заключается в измерении силы теплового излучения, исходящего от объекта преимущественно в диапазонах видимого света и инфракрасного излучения.
Обозреваемый пирометр претерпел одно непринципиальное изменение — замена аналоговой измерительной головки на АЦП с ЖК дисплеем.
Также необходимо отметить, что тепловое излучение, исходящее от объекта, зависит не только от температуры последнего, но и от «степени черноты объекта» (коэффициента эмиссии или коэффициента излучения).
Из Википедии:
Думаю теории достаточно, пора переходить к обзору самого пирометра.
Упаковка и комплектация:
Комплект состоит из:
— пирометра;
— 2-х батареек типоразмера «ААА»;
— инструкции на китайском языке;
— рекламного буклета;
— гарантийного талона.
Батарейки:
Обычные солевые батарейки типоразмера «ААА»
Инструкция:
Т.к. инструкция только на китайском языке, то всю её приводить не вижу смысла, приведу только 2 момента из нее: описание символов на ЖК дисплее и зависимость «видимого пятна» от расстояния.
Символы:
А — режим фиксации показаний температуры;
B — режим измерения температуры;
C — лазерная подсветка включена;
D — подсветка ЖК индикатора включена;
E — батарея разряжена;
F — вывод температуры в градусах Фаренгейта;
G — вывод температуры в градусах Цельсия;
H — температура.
Зависимость «видимого пятна» от расстояния:
Отношение диаметра «видимого пятна» к расстоянию между объектом и пирометром называется оптическим разрешением или показателем визирования. Тут главное правило: размер объекта должен быть больше, чем «видимое пятно», иначе в объектив пирометра будет попадать фоновое излучение, что приведёт к увеличению погрешности.
Пирометр:
Общий вид, размер и вес:
Параметры и характеристики:
* Модель: GM320
* Диапазон измерения температуры: -50. 330°С (-58. 626F)
* Точность: около 5% или около 1.5°
* Разрешающая способность: 0.1°
* Повторяемость: 1% или 1°
* Коэффициент эмиссии: 0.95
* Оптическое разрешение: 12:1
* Рабочая температура: 0
104°F)
* Рабочая влажность: 10
95% R.H.
* Размеры: примерно 140 * 70 * 38 mm
* Вес с батарейками: 125g
Внутренности:
Чтобы разобрать корпус, необходимо снять крышку отсека батареек, открутить 2 самореза (обозначены стрелками) и снять черные накладки спереди и сзади корпуса
В переднюю накладку встроен лазерный диод, который крепится дополнительным саморезом:
На пирометрический сенсор в металлическом корпусе надета чёрная пластиковая трубка. Между этой трубкой и корпусом сенсора установлена линза Френеля. 
На печатной плате помимо дискретных элементов установлена бескорпусная микросхема, кристалл которой залит чёрным компаундом.
Проверка точности измерений:
В чашке вода со льдом (температура 0°С)
Измерение температуры воды в термопоте:
100°С увидеть не удалось, тут дело либо в погрешности, либо в коэффициенте эмиссии.
Измерение температуры в морозильной камере:
Измерение потребляемого тока:
Каждый подход состоит из 3-х измерений, слева-направо: «режим измерения», «режим фиксации показаний», «спящий режим».
С включенной лазерной подсветкой и подсветкой ЖК индикатора:
С включенной лазерной подсветкой и выключенной подсветкой ЖК индикатора:
С выключенной лазерной подсветкой и выключенной подсветкой ЖК индикатора:
Из представленных измерений видно, что сам пирометр потребляет около 1 мА, всё остальное — подсветки.
Область применения портативных пирометров:
Теплоэнергетика. В теплоэнергетике пирометры применяются для температурного контроля теплотрасс, определения мест нарушения теплоизоляции, прохождения теплотрассы, а также определения места поломки — если, к примеру, прорвало трубу с горячей водой. Также эти приборы незаменимы при проверке качества теплоизоляции помещений.
Строительство. Если говорить о строительстве, здесь с помощью компактных переносных пирометров определяют теплопотери в жилых зданиях, а также различных строениях промышленного назначения. Кроме того, с ними удобно находить разрывы в теплоизоляционной оболочке стен.
Металлургия и машиностроение. Бесконтактный способ измерения температуры великолепно подходит для контроля над металлургическими процессами — ковке, прессовке, правке и пр.
Наука. При проведении лабораторных исследований активных веществ в агрессивных средах, а также в тех случаях, когда контактный способ измерения температуры может нарушить чистоту эксперимента, без пирометров не обойтись (к примеру, контактный метод измерения температуры может повредить объект измерения, если он чересчур хрупкий, или же привести к значительным теплопотерям). Также компактные пирометры используются космонавтами для контроля и при проведении опытов.
Быт. В быту портативные пирометры могут использоваться для измерения температуры тела, пищи при приготовлении и т.п.
Товар для написания обзора предоставлен магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.