Статьи
Применение пирометров производства AST в стекольной промышленности

Регулирование температуры является важным фактором в стекольной промышленности по причине большого количества энергии, участвующей в производстве стекла. Измерение температуры помогает повысить эффективность стекольных заводов путем поддержания качества и сокращения количества брака стеклянных изделий.

 
 
 
 

В данной статье описаны основные принципы по которым осуществляется подбор датчика уровня.

 
 
 
 

Определение термографии и основные направления применения тепловизоров.

 
 
 
 

Установка  диапазона датчика TX200A используя регулировочный винт

 
 
 
 

Данная статья рассказывает о различных типах датчиков давления, которые сегодня доступны на рынке для использования в промышленности. Каждый из них имеет преимущества в определенных ситуациях. Также представлены решения практических задач по подбору датчиков давления.

 
 
 
 

Пирометрия - настольное пособие. Часть 3. Устройство, функционирование и эксплуатация пирометра.

 

Пирометр это любое устройство для измерения температуры, которое включает в себя датчик и преобразователь. Оптическая система собирает видимую и инфракрасную энергию от объекта и фокусирует её на детекторе. Детектор получает энергию фотонов от оптической системы и преобразует её в электрический сигнал, выводимый на дисплей или блок управления. Блок-схема инфракрасного пирометра показана на рис. 6. Инфракрасные термометры имеют различные конфигурации и конструкции. Основные отличия между пирометрами заключаются в оптике, электронике, технологии, размерах и типах корпуса. Однако, независимо от этого, способ обработки сигнала у всех одинаковый (т.е. он всегда начинается с инфракрасного сигнала и заканчивается выходным электронным сигналом температуры). Механизм работы показан на блок-схеме (см. рис. 7).

Рис. 7. Блок-схема инфракрасного пирометра

5.1 Оптическая система, защитные стекла, размер пятна и расстояние измерения

Детектор и оптическая система это основные компоненты пирометра. Следовательно, они должны быть тщательно выбраны, чтобы получить оптимальный компромисс, основанный на конфликтующих параметрах цены, точности, скорости реагирования и используемого диапазона температур.

Оптическая система и защитные стекла
Оптическая система в основном состоит из стекол, линз и фильтров. Система линз может быть использована для определенных диапазонов длин волн в зависимости от длин волн материала. Обычно, для фиксированного фокуса оптические приборы используют системы линз и зеркал, так как это является более простой задачей, чем регулировка фокуса посредством подвижных частей.

Характеристики (значения светопередачи) линз, фильтров и материалов стекла должны быть подобраны в соответствии со спектральной чувствительностью датчика. При высоких температурах обычно используется кварцевое стекло. При низких температурах (в диапазоне 8,14 мкм) необходимо применять специальные ИК пропускающие материалы (т.е., Ge и ZnSe).

С помощью фильтров свойства передачи могут быть изменены таким образом, что можно предотвратить попадание на детектор нежелательных волн с определенной длиной волны. Фильтры размещены в передней части детекторов.

Размер пятна и расстояние, на котором проводится измерение
Оптика пирометра передает образ части целевой области измеряемой поверхности на детектор. Также, следует учитывать расстояние между камерой и объектом. Размеры измеряемого объекта определяют необходимый размер пятна пирометра. Таким образом, размер цели должен быть больше, чем размер пятна. Отношение расстояния к размеру пятна есть размер измерительной точки на определенном расстоянии. Так же, зависимость расстояния от измерительного прибора до цели, а также отношение расстояния к диаметру пятна (D: S) есть оптическое разрешение. Лучше, что бы оптическое разрешение пирометра было меньше чем возможный размер цели. Во избежание ошибок измерений, размер пятна должен полностью заполнять объект, в противном случае датчик будет считывать температуры излучения от фона, влияющие на конечное значение измерения.

Методы нацеливания
Есть несколько методов корректировок, которые помогают определить область захвата цели пирометром. Вот некоторые из них:

Техника - "сквозь линзу": В этой технике, пользователь смотрит на объект аналогично тому, как он смотрит через камеру. В центре области просмотра отображается отметка, которая характеризует размер пятна, проецируемый на целевой объект. Так как пользователь находится в непосредственном контакте с излучением, внутри установлены фильтры для защиты глаз.

"Пилотный свет" / Лазерный указатель: Галогенная лампа, LED, или лазер могут использоваться как целеуказатели. Световой луч помогает пользователю нацелиться на измерительную область более быстро и точно, и, следовательно, в темноте измерение температуры может быть также проведено очень точно.

5.2 Детекторы

Детекторы играют жизненно важную роль в любом пирометре. Они являются приемниками излучения, которые преобразуют принятое инфракрасное излучение в электрические сигналы. Эти электрические сигналы преобразуются, передаются посредство электронной связи, а затем отображаются в виде значений температуры на дисплее.

Детекторы могут быть разделены на две категории: тепловые детекторы и квантовые детекторы.

Поведение тепловых детекторов схоже с поведением термопары. Когда фотоны взаимодействуют с чувствительным элементом в тепловом датчике, то температура этого элемента изменяется, что в вою очередь, меняет некоторые свойства детектора. Эти изменения анализируются и приравниваются к значениям напряжения, генерируемым в термопарах.

Квантовые детекторы работает по принципу фотоэлектрического эффекта. Они взаимодействуют непосредственно с попадающими на детектор фотонами. Такие детекторы также известны как фотодиоды.

Квантовые детекторы работают быстрее, чем тепловые. В основном они используются для систем визуализации и линейных сканеров. Исполнение этих детекторов сильно зависит от изменения температуры окружающей среды, соттветственно это влияние должно быть скомпенсировано для достижения высокой точности измерений.

5.3 Электроника

Функция электроники инфракрасного термометра заключается в усилении, регулировке, линеаризации и преобразования сигнала от детектора в электрический сигнал (мВ или мА), которое пропорционально температуре. Выходной сигнал пирометра может быть получен и обработан цифровыми и аналоговыми устройствами.

Аналоговые устройства
В портативных термометрах, измеренная температура (сигнал) отображается на ЖК-мониторе. Однако для бесконтактного измерения температуры также используется высокоточные светодиодные индикаторы. С индикацией измеряемой температуры пользователь может легко параметризовать подключенный цифровой пирометр без ПК.

Цифровые устройства
При подключении выходного сигнала пирометра к соответствующему программному обеспечению (с помощью компьютера) можно получить цифровой выход. Пирометр может общаться с ПК при помощи RS232 или RS485. RS 232 используется только на короткие расстояния, с электромагнитными помехами, влияющими на передачу. RS485 хорошо подходит для передачи на большие расстояния. Стандарт для ПК это RS232, поэтому используется преобразователь с RS485 в RS232.

Термографические исследования осуществляются посредством программного обеспечения, а также для онлайн отображения и записи быстрых термодинамических процессов с разнообразными инструментами для их последующего анализа. Удобная передача и управление данными от инфракрасного пирометра, а также последующий анализ данных поддерживают обработку результатов измерения. Вот некоторые из функций, доступных в программе:

  • Излучение цели: Может определить коэффициент излучения цели.
  • Выборка пиковых значений: Находит значение максимальной температуры цели из заданного количества хранимых температур в памяти датчика. После того, как пик температуры определяется, его значение будет передаваться постоянно, до момента появления нового пикового значения.
  • Порог отключения: Сравнительный пирометр показывает истинную температуру даже когда видна только часть цели. Пользователь может изменить это значение, поэтому, когда температура объекта будет ниже этого предела, пирометр прекратит измерение температуры.
  • Время отклика: Эта функция используется, для установки времени отклика пирометра. Значения регулируются от 20 мс до 10 секунд.
  • Запись: Эта опция обеспечивает регистрацию данных. Отображается температура и коэффициент излучения, измеренные пирометром с отображением временем и даты.
  • Расчет размера пятна: Эта опция рассчитывает размер пятна или фактического рабочего расстояния пирометра. Программное обеспечение дает возможность рассчитать размер пятна для реального рабочего расстояния, соответствующего фактическому рабочему расстоянию.
  • Аналоговая шкала: Пользователь может выбрать поддиапазон, помимо основного диапазона пирометра. Аналоговый выход будет автоматически подстраиваться под выбранный диапазон.
  • Смена типа датчика: Этот параметр отображает тип датчика пирометра и пользователь может выбирать между двухцветным и одноцветным датчиками и наоборот в пределах того же программного обеспечения.

5.4 Калибровка

Для достижения необходимого уровня точности, новые пирометры должны быть правильно откалиброваны. Первичная калибровка выполняется производителями. Но для наиболее качественных измерений требуется проводить также периодическую проверку. Есть три различных метода калибровки:

Способ 1
Имитатор черного тела, имеющий маленькое отверстие в полость, которая изотермически нагревается, может быть использован в качестве калибратора. Глубина этой полости должна быть, по крайней мере, в шесть раз длиннее, чем её диаметр, а температура этой полости контролируется регулятором температуры (с использованием термопары). Коэффициент излучения полости источника черного тела, как правило, 0,98 или выше, что делает их идеальными для точных задач калибровки.

Способ 2
Калибровочные вольфрамовые лампы накаливания обычно используются в качестве источников при более высоких температурах.

Способ 3
Последний вариант заключается в использовании опорного откалиброванного, точного пирометра. Далее необходимо отрегулировать калибруемый пирометр так, что бы его выходное значение совпадало с выходным значением образцового пирометра.

Powered by module Blog | News | Reviews | Gallery ver.: 4.34.2 (Commercial) (opencartadmin.com)