Пирометрия - настольное пособие. Часть 2. Понятие "пирометр" и принцип выбора эмиссивитета и спектрального диапазона.docx
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 2. Понятие "пирометр" и принцип выбора эмиссивитета и спектрального диапазона.docx

 

2. Пирометрия

Пирометр это бесконтактное устройство, которое перехватывает и измеряет тепловое излучение, не контактируя с излучающим телом. Данный процесс известен как пирометрия. Пирометры используются для определения температуры поверхности объекта.

Слово пирометр происходит от греческого слова "пиро-", что означает огонь. Термин "пирометр" обозначает устройство, способное измерять температуру накаленных объектов.

Изначально пирометры (пирометр накаливания 1917г) были ограничены только визуальным методом измерения (т.е., принималось, что когда объект накалялся докрасна, он начинает испускать излучение). Таким образом, первые пирометры могли работать только с высокими температурами. Но сейчас современные пирометры могут измерять температуру значительно ниже точки замерзания на расстоянии и без контакта с измеряемым объектом.

Температура является наиболее часто измеряемой физической величиной, которая предсказывает состояние продукта или части аппарата, как в производстве, так и в области контроля качества. Пирометр строго работает на принципах излучения абсолютно черного тела. Здесь коэффициент излучения цели играет важную роль, поскольку он управляет тем, на сколько ярким является объект для пирометра. Благодаря своей высокой точности, скорости, экономичности и специфики, он широко используется в качестве стандартной процедуры во многих отраслях промышленности.

Есть некоторые критические соображения, которые должны быть включены для любого инфракрасного пирометра, такие как теплоотдача поля зрения (размер цели и расстояние), спектральный отклик, диапазон температур и способ монтажа. Вот некоторые из преимуществ использования пирометра:

  • Он записывает температуру в доли секунды (время отклика);
  • Материал и температура цели не влияют на измерение;
  • Не требует особого обслуживания, следовательно, имеет более длительный срок службы.
  • Он может измерять температуру движущегося объекта.
  • Измерения проводиться для опасных или физически недоступных объектов (например, детали под высоким напряжением и большое расстояние измерения).
  • Так как он не находится в непосредственном контакте с целью, следовательно можно измерять высокие температуры.
  • Так как пирометры используют бесконтактный метод измерения, следовательно, они не будут механически влиять в цель.

3. Выбор спектрального диапазона

Как уже говорилось ранее, коэффициент излучения играет важную роль для измерения температуры бесконтактным методом с применением пирометров. Поэтому важно установить точный коэффициент излучения для измеряемого материала или цели.

Металлы

Излучательная способность металла сильно зависит от длины волны и температуры. Для блестящих (гладких) металлических поверхностей, коэффициент излучения высок на коротких волнах и уменьшается с увеличением длины волны. Кроме того износ, окисления, загрязнения, ржавчина и т.д. также могут повлиять на коэффициент излучения металлов. Таким образом, важно выбрать инструмент, который измеряет инфракрасное излучение на определенной длине волны и в пределах определенного диапазона температур, при котором металлы имеют наивысшую возможную излучательную способность. Оптимальная длина волны при высоких температурах для металлов, лежит в пределах от 0,8 до 1,0 мкм, на границе видимого диапазона. Длины волн 1.6, 2.2, и 3.9 мкм, также возможны. Хорошие результаты могут быть достигнуты при помощи пирометров сравнения в случаях, где измерение проводится в сравнительно широком диапазоне температур и коэффициент излучения меняется вместе с температурой (например, процессы отопления).

Пластик

Поглощающая способность пластика изменяется с длиной волны и толщиной материала. Таким образом, оптимальное измерение температуры осуществляется с длинами волн, где поглощение почти равно нулю. Полиэтилен, полипропилен, нейлон и полистирол это некоторые из пластмасс, которые не являются пропускающими при длине волны 3.43 мкм в то время как полиэстер, полиуретан, тефлон FEP, и полиамид, являются не пропускающими при длине волны 7.9 мкм. Оптимальный спектральный диапазон для измерения может быть определена путем изготовления инфракрасного устройства.

Стекло

Для измерения температуры стекла применяя бесконтактный метод измерения с применением пирометра, необходимо учитывать такие важные параметры как отражающие и поглощающие способности. Только тщательный подбор длины волны облегчает измерения температуры поверхности, а также более глубоких слоев стекла. Для измерения глубоких слоев подходят длины волн 1.0μm, 2.2μm или 3.9μm, в то время как для поверхностных измерений рекомендуется выбирать длину волны 5 мкм. При низких температурах необходимо выбрать длину волны 8,14 мкм и излучающую способность равную 0,85, для того, чтобы компенсировать отражательную способность стекла. Так как стекло является плохим проводником тепла, следовательно оно может быстро изменять свою температуру поверхности, поэтому рекомендуется применять пирометры коротким временем отклика.

Яркое пламя

Измерение температуры пламени это действительно трудная работа. Для точного измерения температуры пламени, необходимо, что бы пирометра достигло только то излучение, которое исходит от горящих частиц. Это может быть сделано путем регулировки коэффициента сажи "N" на пирометре.

Не светящееся пламя

Для измерения температуры, не светящегося пламени (например, газовые горелки) также можно использовать спектральные пирометры. Этот пирометр измеряет излучение горячего углекислого газа в очень узком спектральном диапазоне (4,5 и 4,65 мкм).

Условия окружающей среды

Поведение на пути передачи (обычно это окружающий воздух) также должно быть рассмотрено до настройки любого ИК термометра (пирометр спектрального излучения). Есть определенные компоненты в атмосфере (например, пар, углекислый газ и т.д.), которые поглощают инфракрасное излучение на некоторых длинах волн, по причине чего ослабляется передача излучения. Таким образом, для точного измерения температуры, эти поглощающие факторы также должны быть приняты во внимание. Есть так называемые «окна» в инфракрасном спектре, которые не содержат эти полосы поглощения (см. рис. 1). Типичные измерительные окна это диапазоны: 1,1-1,7 мкм, 2 - 2,5 мкм, 3,5 мкм и 8,14 мкм. Таким образом, инфракрасный измерительный прибор должен быть разработан с соответствующими корректирующими атмосферными фильтрами. В таблице 1, различные атмосферные окна перечислены для различных сплавов.

Рис. 1 Атмосферные окна и передача воздуха

Таблица 2:

Тип детектора (материал) Окно
Кремний I
Германий
Индий-арсенид-галлий
II
Сульфид свинца III
Селенид свинца
Термопара
Пироэлектрический детектор
IV
Термопара
Пироэлектрический детектор
V
Термопара
Пироэлектрический детектор
VI

4. Методы определения коэффициента излучения

Есть несколько способов определить коэффициент излучения материала для обеспечения точных измерений температуры, некоторые из которых приведены ниже:

  • Температура объекта сначала определяется (измеряется) контактным термометром. Затем пирометр нацеливается на объект. После чего, регулировочной ручкой изменяется излучательная способность до момента уравнивания температуры на контактном приборе и пирометре. Этот метод может быть применен только для достаточно больших и доступных объектов.
  • Покройте материал или его часть с помощью специального лака (покрытия) излучение которого примерно равно 1, и точно известно, что оно стабильно, затем необходимо измерить температуру объекта. Когда пирометр направлен на объект он впервые измеряет температуру поверхности с покрытием, а затем измеряет нетронутую часть поверхности. Далее необходимо одновременно отрегулировать излучения таким образом, чтобы заставить прибор отображать правильную температуру.
  • Для измерения высоких температур, можно просверлить отверстие ( глубина бурения должна быть ≤ ⅓ ) к объекту, который играет роль черного тела с излучательной способностью 1,0. Сначала измеряется температура отверстия, а затем измеряется температура поверхности. Теперь излучательная способность регулируют таким образом , что бы на индикаторе отображалась правильная температура.
  • Излучательная способность объекта может быть определена путем спектрометрического анализа.
  • Стандартные значения коэффициента излучения доступны для большинства материалов. Они могут быть заданы прибору для оценки значения коэффициента излучения материала.

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