Zur Messung der Temperatur verschiedener Oberflächen werden verschiedene Sensoren verwendet, darunter ein Pyrometer. Es funktioniert ziemlich schnell und einfach. Aber wir wollen herausfinden, was ein Pyrometer ist.
Gegenstand
Was ist ein Pyrometer?
Ein modernes technisches Gerät zur Bestimmung der Temperatur eines beliebigen Objekts mit Hilfe eines Infrarotsensors wird als Pyrometer bezeichnet. Es ist auch bekannt als Temperaturdetektor, Temperatur-Datenlogger, digitales Thermometer oder Infrarotpistole. Das Gerät basiert auf dem Prinzip der Bestimmung des Temperaturwerts der Oberfläche eines Objekts durch thermische elektromagnetische Strahlung elektromagnetische Strahlung von der Oberfläche des Objekts. Das Pyrometer erfasst die unsichtbare Infrarotstrahlung, rechnet sie in Grad um und zeigt das Ergebnis an. Die berührungslose und schnelle Methode zur Untersuchung von Objekten von Interesse ermöglicht es Fachleuten, mögliche Verletzungen zu vermeiden.
Anwendungsbereich
Eine relativ breite Anwendung finden Pyrometer in der Industrie, wo eine große Anzahl von Heizgeräten installiert ist. In der Bau- und Heizungsbranche werden sie zur Berechnung des Wärmeverlusts von Bauwerken eingesetzt, und das Pyrometer hilft, Schäden an der Isolierung zu erkennen.
In der Industrie ermöglichen diese Geräte eine Fernanalyse der Temperatur bei allen Arten von Prozessen. Dies ist z. B. im Maschinenbau, in der Metallurgie und in anderen Industriezweigen erforderlich.
Zum Beispiel überprüfen Elektriker die Heizung an den Verbindungsstellen der Drähteund Automechaniker prüfen die Erwärmung von Maschinenteilen. Wissenschaftler können Pyrometer für Forschungen oder Experimente verwenden, um die Temperatur von Stoffen und Körpern zu überprüfen.
Im täglichen Leben verwenden die Menschen solche Geräte, um die Körpertemperatur, die Wassertemperatur, die Temperatur von Lebensmitteln usw. zu bestimmen.
Typen und Klassifizierungen
Es gibt mehrere Klassifizierungen von Pyrometern je nach Funktionsmerkmalen.
Je nach der im Betrieb verwendeten Methode:
- Infrarot;
- Optisch.
Optische Pyrometer werden unterteilt in:
- Hell;
- Farbig oder multispektral.
Das Zielbild ist entweder ein optisches oder ein Laserzielgerät.
Je nach dem verwendeten Strahlungskoeffizienten gibt es Pyrometer mit variablem und festem Koeffizienten.
Je nach Transportfähigkeit werden die Pyrometer in stationäre und mobile (tragbare) Geräte unterteilt.
Sie werden anhand des möglichen Messbereichs unterschieden:
- Tieftemperatur (-35...-30 °C);
- hohe Temperatur (+400 ° C und darüber).
Aufbau und Funktionsweise
Das Pyrometer basiert auf einem Infrarot-Strahlungsdetektor. Die Daten werden mit Hilfe einer integrierten Elektronik umgewandelt und auf dem Display angezeigt.
Das typische Pyrometer hat die Form einer Pistole mit einer kleinen Anzeige. Das kompakte Bedienfeld, das Laservisier und die hohe Genauigkeit in unmittelbarer Nähe des Objekts machen das Gerät bei Ingenieuren und Technikern sehr beliebt.
Die Hauptbestandteile des Pyrometers sind die Linse, der Empfänger und das Display, auf dem das Messergebnis angezeigt wird. Das Funktionsprinzip des Pyrometers ist folgendes: Die von dem betreffenden Objekt ausgehende Infrarotstrahlung wird durch die Linse gebündelt und an den Empfänger (Thermosäule, Halbleiter) weitergeleitet, Thermoelement).
Wenn ein Thermoelement verwendet wird, ändert sich die Spannung, wenn der Empfänger erwärmt wird. Widerstand - im Falle von Halbleitern. Diese Veränderungen werden in Temperaturmesswerte umgewandelt.
Um eine Messung durchzuführen, wird das Pyrometer einfach auf ein Objekt gerichtet, betätigt und das Ergebnis markiert. Das Format der Temperaturmessung, entweder Celsius oder Fahrenheit, kann über eine spezielle Taste eingestellt werden.
Technische Merkmale
Das Pyrometer hat eine Reihe von Parametern, die seine Funktionsweise charakterisieren. Die Wahl des gewünschten Gerätemodells erfolgt auf der Grundlage dieser Werte. Schauen wir uns die wichtigsten davon an.
Optische Auflösung
Dies ist das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Messflecks des Instruments und der Entfernung zum Objekt. Dies hängt vom Blickwinkel des Instruments ab: je größer es ist, desto größer ist der Bereich, den es abdecken kann. Der wichtigste Faktor für die Genauigkeit der Messung ist die Überlappung des Messflecks mit dem Oberflächenmaterial. Wenn der Bereich überschritten wird, ist der Messwert wahrscheinlich ungenau.
TIPP. Jedes Pyrometermodell hat eine andere optische Auflösung. Der Unterschied zwischen den beiden ist beeindruckend, z. B. von 2:1 auf 600:1. Das letztgenannte Verhältnis ist charakteristisch für professionelle Geräte. Sie werden in der Regel in der Schwerindustrie eingesetzt. Das optimale Verhältnis für Haushalts- und semiprofessionelle Pyrometer ist 10:1.
Arbeitsbereich
Der Arbeitsbereich des Geräts hängt vom pyrometrischen Sensor ab und reicht oft von -30°C bis 360°C. Somit sind fast alle Typen von Pyrometern für den Hausgebrauch geeignet, da die maximale Temperatur des Heizmediums in der Heizungsanlage bis zu 110 °C beträgt.
Genauigkeit
Die Unsicherheit misst den Grad der Toleranz der möglichen Temperaturwerte und ist abhängig von der Genauigkeit des Pyrometers. Im Durchschnitt liegt die Toleranz bei weniger als 2 % der Norm.
Strahlungskoeffizient
Dieser Parameter ist das Verhältnis der Strahlungsleistung der aktuellen Temperatur zu der eines schwarzen Referenzkörpers.
REFERENZ. Für matte Materialien beträgt der Emissionsgrad 0,9-0,95. Aus diesem Grund ist eine große Anzahl von Instrumenten an diesen Wert angepasst. Das Ergebnis wird sich deutlich vom realen Ergebnis unterscheiden, z. B. bei der Messung der Oberflächenerwärmung von glänzendem Aluminium.
Viele Modelle sind mit einem Laserpointer ausgestattet, der eine genauere Messung ermöglicht. In diesem Fall befindet sich der Lichtstrahl nicht in der Mitte, sondern ist auf die optimale Begrenzung des Messbereichs gerichtet.
Vorteile und Nachteile
Wie jedes andere Gerät hat auch ein Pyrometer Vor- und Nachteile. Diese lassen sich durch die verschiedenen Aspekte des Geräts und die jeweiligen Anwendungsbedingungen erklären.
Vorteile
- Mobil, kleine Größe und sehr einfache Konstruktion;
- Erschwingliche, niedrige Kosten aufgrund der Verwendung einer minimalen Anzahl von Elementen in der Konstruktion;
- Ein hohes Maß an Zuverlässigkeit;
- Ausreichend großer Messbereich.
Minuspunkte
- Direkte Abhängigkeit des Pyrometermesswerts vom Emissionsgrad des betreffenden Objekts;
- Die Messgenauigkeit kann aufgrund der physischen Beschaffenheit der Objektoberfläche geringer sein;
- Nur die neuesten Geräte verfügen über eine Korrektur- und Unsicherheitsfunktion;
- Die Entfernung spielt eine große Rolle für die Genauigkeit der Messung.
Die beliebtesten Modelle sind
EOP-66
Das Pyrometer EOP-66 wird in der wissenschaftlichen Forschung und im Labor eingesetzt. Es ist für die Messung der Oberflächenparameter von Objekten bei Temperaturen von +900°C bis +10000°C ausgelegt,
Dieses stationäre Modell ist mit einem Teleskop ausgestattet, das aus einer Objektivlinse und einem Okularmikroskop besteht. Das Doppellinsenobjektiv hat einen Fokussierbereich von bis zu 25,4 cm und eine optische Auflösung von 3:1. Bitte beachten Sie: Das Teleskop dieses Instruments ist fest mit dem Sockel verbunden und bewegt sich reibungslos in der horizontalen Ebene.
Kelvin IKS 4-20
Dieses hochpräzise Pyrometer hat einen universellen Temperaturbereich von -50°C bis +350°C mit einer sehr hohen Geschwindigkeit von 0,2 Sekunden. Der Einsatzbereich des Geräts liegt im Bereich von 8-14 μm.
Dieses Pyrometer kombiniert die Funktionen eines mobilen und eines stationären Geräts. Das liegt an der kompakten Größe (17x17x22 cm) und dem Vorhandensein der Objektivanschlussbuchse M12. Der Hersteller garantiert absolute wasser- und staubdicht. Damit ist das vorgestellte Pyrometermodell für den Einsatz in anspruchsvollen Industrie- und Baubereichen geeignet.
C-700 "Standard".
Dieses berührungslose Gerät wird vorzugsweise z. B. im Bauwesen oder in der Metallurgie eingesetzt. Er eignet sich gut als Infrarotdetektor zur Bestimmung des Grades der Oberflächenerwärmung von Schüttgut und festen Gegenständen sowie von geschmolzenen und flüssigen Materialien.
Der Temperaturbereich liegt zwischen +700 und + 2200 °C, was typisch für Hochtemperaturgeräte ist. Die Anbindung an externe Träger erfolgt über zwei Ausgangsschnittstellen: Analogausgang 4 - 20 mA oder digital RS-485.
HINTERGRUND. Das optische Pyrometer kann zu einem sehr erschwinglichen Preis erworben werden: der Mindestpreis für ein solches Gerät beträgt 6000 Rubel, der Höchstpreis 30000 Rubel.
Wie man die Temperatur mit einem Pyrometer misst
Nach dem Kauf des Geräts ist es notwendig, das Handbuch sorgfältig zu lesen. Trotz der sehr einfachen Bedienungsanforderungen kann eine unvorsichtige Bedienung zu erheblichen Verfälschungen der Temperaturwerte führen. Das Verfahren zur korrekten Messung der Temperatur mit einem Pyrometer ist wie folgt:
- Schalten Sie die Pyrometereinheit ein;
- Bestimmen Sie das Material des Objekts (z. B. Stahl oder Kupfer);
- Geben Sie dann, je nach Modell des Geräts, den Strahlungskoeffizienten als Eingabe auf dem Display ein;
- Richten Sie den Strahl des Infrarotpyrometers auf die zu messende Oberfläche;
- Bestimmen Sie mit dem Laserpointer die Begrenzung des Messflecks.
Mit dieser Reihenfolge der Messungen erhalten Sie die Ergebnisse, die der tatsächlichen Temperatur am nächsten kommen.
Das Pyrometer ist ein vielseitiges und aufgrund seiner Funktionalität unverzichtbares Instrument. Wenn man die Feinheiten seiner Funktionsweise einmal verstanden hat, kann man es sowohl im professionellen Bereich als auch zu Hause problemlos einsetzen.
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