Контроль температуры повсеместно задействуется в технологических процессах, позволяя выбирать подходящий режим работы или отслеживать изменения состояния материала.
Температурный режим одинаково важен как при включении духовки на кухне, так и в доменных печах при плавлении стали, а отклонение от нормальной работы может привести к аварии и травмированию людей.
Чтобы избежать неприятных последствий и обеспечить возможность регулирования степени нагрева используется датчик температуры.
Разновидности, устройство и принцип работы
В ходе развития и совершенствования технологий датчик температуры, как измерительное приспособление, претерпел множественные изменения и модернизации. Благодаря чему сегодня они представлены в большом разнообразии, которые можно разделить по нескольким критериям.
Так, в зависимости от способа передачи и отображения данных об измерениях температуры они подразделяются на цифровые и аналоговые.
Цифровые устройства являются более современным решением, так как информация в них отображается на дисплее и передается по электронным каналам коммуникации, аналоговые имеют циферблатное отображение данных, электрический или механический способ передачи измерений.
В зависимости от принципа действия все датчики можно подразделить на:
- термоэлектрические;
- полупроводниковые;
- пирометрические;
- терморезистивные;
- акустические;
- пьезоэлектрические.
Термоэлектрические
В основе работы термоэлектрического датчика лежит принцип термопары (см. рисунок 1) – у всех металлов существует определенная валентность (количество свободных электронов на внешних атомарных орбитах, не задействованных в жестких связях).
При воздействии внешних факторов, сообщающих свободным электронам дополнительную энергию, они могут покинуть атом, создавая движение заряженных частиц.
В случае совмещения двух металлов с различным потенциалом выхода электронов и последующим нагреванием места соединения возникнет разность потенциалов, получившая название эффекта Зеебека.
Рис. 1. Устройство термопары
На практике применяется несколько разновидностей термоэлектрических датчиков температуры, так, согласно п.1.1 ГОСТ Р 50342-92 они подразделяются на:
- вольфрамрений-вольфрамрениевые (ТВР) – применяется в средах с большой рабочей температурой порядка 2000°С;
- платинородий-платинородиевые (ТПР) – отличаются высокой себестоимостью и высокой точностью измерений, применяются я в лабораторных измерениях;
- платинородий-платиновые (ТПП) – оснащаются защитной трубкой из металла и керамической изоляцией, обладают высоким температурным пределом;
- хромель-алюмелевые (ТХА) — широко применяются в промышленности, способны охватывать диапазон температуры до 1200°С, используются в кислых средах;
- хромель-копелевые (ТХК) – характеризуются средним температурным показателем, монтируются только в неагрессивных средах;
- хромель-константановые (ТХК) — актуальны для газовых смесей и разжиженных аэрозолей нейтрального или слабокислого состава;
- никросил-нисиловые (ТНН) – применяются для устройств среднего температурного диапазона, но обладают длительным сроком эксплуатации;
- медь-константановые (ТМК) – характеризуется наименьшим пределом измерений до 400°С, но отличается устойчивостью к влаге и некоторым категориям агрессивных сред;
- железо-константановые (ТЖК) – применяются в среде с разжиженной атмосферой или вакуумного пространства.
Такое разнообразие температурных датчиков на основе термопары позволяет охватывать любые сферы человеческой деятельности.
Полупроводниковые
Изготавливаются на основе кристаллов с заданной вольтамперной характеристикой.
Такие датчики температуры работают в режиме полупроводникового ключа, аналогично классическому биполярному транзистору, где степень нагревания сравнима с подачей потенциала на базу.
При повышении температуры полупроводниковый датчик начнет выдавать большее значение тока. Как правило, самостоятельно полупроводник не используется для измерения нагрева, а подключается через цепь усилителя (см. рисунок 2).
Рис. 2. Подключение полупроводникового датчика через усилитель
Отличаются широким диапазоном производимых измерений и возможностью подстройки датчика в соответствии с рабочими параметрами оборудования. Являются высокоточным типом, мало зависящим от продолжительности эксплуатации. Обладают небольшими габаритами, за счет чего легко устанавливаются в схемах, радиоэлементах и т.д.
Пирометрические
Работают за счет специальных датчиков – пирометров, которые позволяют улавливать малейшие температурные колебания рабочей поверхности любого предмета.
Непосредственно сам чувствительный элемент представляет собой матрицу, реагирующую на определенную частоту температурного диапазона. Этот принцип положен в основу измерений бесконтактным термометром, который получил широкое распространение в период борьбы с коронавирусом.
Помимо этого их применение активно используется для тепловизионного контроля конструктивных элементов, оборудования, зданий и сооружений.
Рис. 3. Принцип действия пирометрического датчика
Терморезистивные
Такие датчики температуры выполняются на основе терморезисторов – устройств с определенной зависимостью сопротивления от степени нагрева основного материала. С повышением температуры, изменяется и проводимость резистора, благодаря чему вы можете следить за состоянием нужного объекта.
Основным недостатком терморезистивного датчика является малый диапазон измеряемой температуры, но он способен обеспечивать хороший шаг измерений и высокую точность в десятых и сотых долях градусов Цельсия. Из-за чего их нередко включают в цепь с применением усилителя, расширяющего рабочие пределы.
Акустические
Акустические датчики температуры функционируют по принципу определения скорости прохождения звуковых колебаний в зависимости от температуры материала или поверхности .
Непосредственно сам сенсор производит сравнение скорости звука, генерируемого источником, которая будет отличаться, в зависимости от степени нагрева (см. рисунок 4).
Такой тип является бесконтактным и позволяет производить замеры в труднодоступных местах или на объектах повышенной опасности.
Рис. 4. Звуковой датчик температуры
Пьезоэлектрические
Работа датчика основана на эффекте распространения колебаний кварцевого кристалла при прохождении электрического тока. Но, в зависимости от температуры окружающей среды, будет меняться и частота колебаний кристалла. Принцип фиксации температурных изменений заключается в измерении частоты колебаний и последующем сравнении с установленной градуировкой номиналов для разных температур.
Схемы подключения
Основные отличия в подключении датчика температур обуславливаются сферой его применения и конструктивными особенностями. Так, в рамках статьи, мы рассмотрим несколько наиболее распространенных и интересных вариантов. Таковыми является подключение с помощью двухпроводной и трехпроводной схемы.
Рис. 5. Двухпроводная схема подключения
На рисунке 5 приведен вариант двухпроводного присоединения измерительного устройства. Этот принцип рекомендуется для всех датчиков температуры с небольшим расстоянием до контролируемого объекта. Так как сопротивление самого чувствительного элемента Rt мало измениться от сопротивления соединительных проводников R1 и R2, соответственно, поправка на измерения будет минимальной.
Рис. 6. Трехпроводная схема подключения
При больших расстояниях, от 150 м и более, подключение датчика следует выполнять по трехпроводной схеме, в которой существенно снижается погрешность на сопротивление в проводах R1, R2, R3.
Рис. 7. Схема подключения датчика температуры двигателя
Практически в каждом современном авто осуществляется постоянный контроль температурных параметров мотора. Поэтому использование датчика является обязательным требованием безопасности.
Согласно двухпроводной схемы (рисунок 7) датчик подключается одним выводом на отдельно стоящий концевик капота, который не имеет каких-либо подключений к цепи.
А второй вывод, подсоединяется к блоку сигнализации установленным порядком, в соответствии с моделью.
Рис. 8. Схема подключения цифрового датчика температуры
На рисунке 8 приведен пример включения цифрового датчика Dallas. Это модель с тремя выводами, первый из которых, согласно распиновки GND подключается к заземляющему выводу микроконтроллера, второй DATA к выводу PIN 2, а третий к клемме питания +5 В. Между третей и второй ножкой включается резистор на 4,7кОм.
Примение
Сфера применения датчиков температуры охватывает как бытовые приборы, так и оборудование общепромышленного назначения, сельскохозяйственную отрасль, военную промышленность, аэрокосмический сектор. Каждый из вас может встретить их у себя дома в нагревательных приборах – бойлерах, духовках, мультиварках или хлебопечках.
В тяжелой промышленности тепловые сенсоры позволяют контролировать степень нагрева печей, воздуха в рабочей области, состояние трущихся поверхностей. В медицине их используют для контроля температуры в труднодоступных местах или для упрощения различных процедур.
Многие автолюбители часто сталкиваются с анализаторами температуры, контролирующими состояние масла или другой охлаждающей жидкости. На сети железных дорог они позволяют отслеживать нагрев букс и колесных пар. В энергетике с их помощью обследуются контактные соединения и качество прилегания поверхностей.
Как подобрать?
При выборе датчика температуры необходимо руководствоваться такими критериями:
- если датчик будет соприкасаться или располагаться внутри измеряемой среды, то берется контактная модель, если находиться вне объекта, то бесконтактная;
- условия и состояние среды, в которой он будет функционировать (влажность, агрессивные вещества и т.д.) должны соответствовать возможностям датчика;
- шаг и градуировка измерений должны обеспечивать удобную эксплуатацию и датчика, и оборудования;
- если датчик подлежит замене в ходе эксплуатации, то устанавливаются сменные варианты;
- при выборе датчика температуры для замены неисправного, лучше воспользоваться его VIN кодом;
- предел рабочих температур должен охватывать все возможные значения нагрева, некоторые из них приведены в таблице ниже.
Таблица: температурные пределы датчиков термоэлектрического типа
| Тип | Состав | Диапазон температур |
| T | медь / константан | от -250 °C до 400 °C |
| J | железо / константан | от -180 °C до 750 °C |
| E | хромель / константан | от -40 °C до 900 °C |
| K | хромель / алюмель | от -180 °C до 1 200 °C |
| S | платина-родий (10 %) / платина | от 0 °C до 1 700 °C |
| R | платина-родий (13 %) / платина | от 0 °C до 1 700 °C |
| B | платина-родий (30 %) / платина-родий (6 %) | от 0 °C до 1 800 °C |
| N | нихросил / нисил | от -270 °C до 1 280 °C |
| G | вольфрам / рений (26 %) | от 0 °C до 2 600 °C |
| C | вольфрам-рений (5 %) / вольфрам-рений (26 %) | от 20 °C до 2 300 °C |
| D | вольфрам-рений (3 %) / вольфрам-рений (25 %) | от 0 °C до 2 600 °C |
Использованная литература
- Виглеб Г «Датчики», 1989
- Фрайден Дж «Современные датчики. Справочник» 2005
- Ананьева Н.Г., Ананьева М.С., Самойлов В.Н «Измерение температуры» 2015
- Дж. Вебстер «Справочник по измерениям, сенсорам и приборам» 2006
Тепловизионное обследование двигателя и топливной
При диагностике двигателя для быстрого бесконтактного измерения температуры его систем мы используем тепловизор Seek Thermal Shot PRO .
Инфракрасная камера (тепловизор) измерительный прибор, который позволяет видеть тепловое (инфракрасное) излучение окружающих объектов и измерять температуру в любой точке на поверхности с точностью 0,1°С создает тепловое изображение , основываясь на разнице температур. Самые горячие места на его экране окрашиваются в красный, жёлтый и оранжевый цвета, а холодные — в синий и чёрный .
Для чего это нужно? Правильный теплообмен, равномерный нагрев в двигателе — важное условие надежной работы его механизмов и систем. При оптимальном температурном режиме достигается экономия горючего, а детали и узлы мотора получают минимальный износ.
При помощи тепловизионной камеры мы проверяем То что невозможно или тяжело проверить и определить другими способами :
Неисправности системы охлаждения (которые могут привести к перегреву или переохлаждению двигателя) по таким критериям:
Циркуляция развоздушки системы охлаждения в норме
- равномерность прогрева двигателя,
- работу печки салона,
- Момент открытия клапана термостата,
- Засорение трубок радиатора,
- Не герметичность клапана крышки расширительного бачка,
- Правильность показаний датчика температуры на панели приборов,
- Циркуляцию развоздушки системы охлаждения.
- Уровень жидкости в расширительном бачке В некоторых случаях когда бачёк грязный или недоступный для осмотра .
Скрытые неисправности электрической части системы управления (возникающие вследствие длительной эксплуатации автомобиля, перегрузки его электросистемы либо заводских недочётов), например:
- Определение скрытого место нарушения контактов в электропроводке (нагревается),
- Исправность стартера, клемм аккумулятора, силовых проводов.
- Закороченные провода.
- Перегрев ЭБУ.
Неисправности топливной аппаратуры (приводящие к неправильной работе двигателя, проблемам с запуском, потере мощности и повышенному расходу топлива), такие как:
- Слив форсункой топлива в обратку (по ее повышенной температуре),
- Перелив клапанами управления высоким давлением или аварийным клапаном по нагреву,
- Оцениваем работу подогрева топлива.
- Равномерный нагрев плунжерных пар на ТНВД.
Неисправности выхлопной системы (которые могут привести к увеличению шума выхлопа, появлению неприятных стуков в моторном отсеке или под днищем автомобиля, проблемам с дозированием смеси и снижением мощности двигателя), например:
- Чистоту катализатора,
- Не герметичность выхлопной системы, .
А также:
- Эффективность теплоизоляции защиты двигателя,
- Работу интеркулера,
- Равномерность сгорания топлива (по температуре патрубков выпускного коллектора),
- Неисправность приводов дополнительного оборудования (шкив, ремень, подшипник генератора будут перегреты при повышенном трении).
СТО «КОВШ». Управляй надёжным!
Пирометры для измерения температуры бесконтактным методом: какие бывают
В любом физическом объекте осуществляется перемещение частиц атомов и сопровождается образованием электромагнитных волн. Температура напрямую оказывает действие на интенсивность протекания процессов, по состоянию интенсивности можно определить количество выделяемого тепла. Это и есть основа бесконтактных измерений температуры.
Тепловой объект с температурой «Х» отдаёт тепловой поток (инфракрасное излучение) в окружающую среду в количестве «В», который будет принят удалённым датчиком тепла. Внутренняя схема датчика преобразовывает полученную информацию в требуемую (температуру) и отображает на экране прибора.
Приборы дистанционного замера температуры посредством инфракрасного излучения – это пирометры. Для точного отображения результатов замеров необходимо чётко установить пределы шкалы электромагнитных волн. Ориентировочно – нижний предел 0,5 и верхний 20 мкм.
Пирометр бесконтактный — инфракрасный термометр.
Возможно, Вам пригодится статья о том, как пользоваться мегаомметром.
Классификации методов измерения
Обычно применяют два признака разделения методов измерения – по характеру изменения величин в зависимости от времени и по способу получения данных. В первом случае выделяются статистические и динамические методики.
Статистические способы измерения характеризуются тем, что получаемый результат не меняется в зависимости от того, в какой момент они применяются. Это могут быть, например, основные методы измерений массы и размеров объекта. Динамические приемы, напротив, изначально допускают возможность колебаний в показателях.
К таким методам можно отнести те способы, которые позволяют отслеживать характеристики давления, газа или температуры. Изменения обычно происходят под действием окружающих сред. Существуют и другие классификации методов, обусловленные разницей в точности измерений и условиями проведения операции.
Но они, как правило, носят второстепенный характер. Теперь же стоит рассмотреть наиболее популярные методики измерения.
Влияние внешних причин на точность измерений
Точность показаний пирометров зависит от нескольких причин:
Методы нарезания зубчатых колес
- поверхность наблюдаемого участка оборудования должна находиться в прямой видимости;
- запылённость, водяные пары и туман на пути между источником излучения и принимающим датчиком делают сигнал более слабым, как и загрязнения на приёмном устройстве;
- сам наблюдаемый участок своей структурой и состоянием воздействует определённым образом на плотность инфракрасного излучения и, как следствие, на отображение температуры.
Влияние последней причины поясняет график зависимости поправочного коэффициента от длины волны. График отражает показатели источников излучения чёрного и цветного оттенков. Основой для сравнивания инфракрасного излучения служит чёрный цвет, он принят за единицу. Коэффициенты всех остальных могут быть только меньше единицы.
Влияние на точность термометра оказывают также:
- длина волны инфракрасного излучения, на которой производится измерение;
- температура наблюдаемого участка.
Устройство бесконтактных измерителей – пирометров
Бесконтактные измерители температуры по методу работы с информацией могут быть двух типов: пирометры и тепловизоры. Конструкция последних сходная с устройством пирометров. Но назначение приборов и их возможности различны:
- пирометром измеряют среднюю температуру наблюдаемого участка;
- тепловизор даёт возможность определить нагрев каждой части наблюдаемого участка.
В состав пирометра-термометра входят:
- датчик приёма инфракрасного луча с системой оптики и зеркальным световодом;
- преобразующая поступивший луч электронная плата;
- экран, на который выводится показатель температуры;
- кнопка управления.
Тепловое излучение собирается в фокус системой оптики и посредством зеркального световода подаётся на датчик первого преобразователя теплового луча в электросигнал с напряжением, прямо пропорциональным излучению.
Второе преобразование электросигнала осуществляется в электронной плате, после чего информация выводится измерительно-счётным блоком на экран в виде цифр.
Казалось бы, всё просто и для дистанционного замера температуры надо:
- кнопкой управления включить пирометр-термометр;
- навести аппарат на точку замера и считать цифры с экрана.
Но нет, чтобы получить точный результат, надо ещё и обратить внимание на условия видимости точки замера и прозрачности воздуха, а также правильно установить место стоянки при измерении – оно определяется оптическими параметрами аппарата.
Мало правильно навести пирометр на участок замера, необходимо ещё и выбрать расстояние для установления площади измеряемого участка.
Тогда оптика будет работать с тепловым излучением только от нужного участка, без помех от излучений близлежащих устройств.
Бесконтактное измерение внутриглазного давления
Такие методики являются более удобными и безопасными, поэтому и применяются чаще. В некоторых случаях, например, при заболеваниях роговицы, могут быть использованы только бесконтактные методы измерения ВГД. Самые распространенные из них — пневмотонометрия и оптическая когерентная томография.
Пневмотонометрия — современный метод диагностики, позволяющий измерить ВГД без контакта тонометра с органами зрения. Назначается процедура при глаукоме, нарушении в работе эндокринной системы или в тканях глаза, заболеваниях сосудов, послеоперационных осложнениях. Пневмотонометрию рекомендуется проходить всем людям после 40 лет хотя бы раз в год.
Проходит процедура следующим образом. Пациент садится напротив пневмотонометра, фиксирует голову на специальной подставке и фокусируется на объекте, который изображен на мониторе устройства.
После этого в глаз подается поток воздуха. Под его воздействием роговая оболочка немного деформируется. Это сразу же регистрируется на компьютере. Длится такая процедура всего несколько секунд. Закапывание капель не требуется.
Никаких неприятных симптомов не возникает.
Говорить о патологическом процессе следует только при наличии таких отклонений:
- Повышение ВГД выше 21 мм.рт.ст. Такой показатель свидетельствует о начале развития глаукомы.
- Показания выше 27 мм.рт.ст. информирует о запущенной форме заболевания.
- Давление выше 20 мм.рт.ст. при отсутствии глазных болезней — признак гипертензии, которая может стать в дальнейшем причиной возникновения глаукомы.
Пневмотонометрия имеет ряд противопоказаний. Причиной отказа от назначения обследования могут стать:
- тяжелые патологии роговой оболочки;
- инфекционные и вирусные заболевания;
- высокая степень миопии;
- нарушение целостности оболочки глазного яблока.
Главное преимущество пневмотонометрии в том, что отсутствует риск инфицирования тканей глаза. Также данная процедура очень быстрая, длится считанные секунды. Однако она может быть не такой точной, как контактные методы измерения внутриглазного давления. Оптическая когерентная томография (ОКТ)
Это бесконтактный метод измерения внутриглазного давления. Он считается самым современным. ОКТ предназначена не только для определения офтальмотонуса. Данная процедура позволяет подробно исследовать поверхностные и глубинные глазные структуры.
С помощью ОКТ можно обнаружить глаукому, дегенеративные поражения сетчатки, новообразования в глазах, диабетическую ретинопатию, патологии диска зрительного нерва, тромбоз, язвы роговицы и др.
Назначается обследование при следующих симптомах:
- «мушки», молнии и вспышки перед глазами;
- резкое снижение зрения;
- боль в области глаз;
- экзофтальм — выпячивание глазного яблока.
Готовиться к процедуре не нужно. Пациент садится напротив устройства и фокусируется на указанной врачом метке. Далее обследуемому придется сохранять неподвижность в течение двух минут.
За это время пучки инфракрасных лучей успеют пройти сквозь глазное яблоко. Аппарат делает снимки внутренних структур глаза, а офтальмолог выбирает самые качественные из них.
Результаты будут готовы через 20-30 минут.
К назначению ОКТ есть ограничения. При наличии кардиостимулятора и других имплантатов процедура противопоказана. Также она не применяется при заболеваниях, которые не дают пациенту нормально сфокусироваться на одном объекте. Помехой к получению четкого снимка может стать сильная степень близорукости и помутнение оптических сред. Результаты измерения будут неточными.
Как правильно соединять электрические провода
Лазерные указатели цели
Более современные модификации пирометров комплектуются лазерными указателями цели, помогающими правильно навести датчик на точку замера и определить площадь измеряемого участка. У них различные принципы действия и точность наведения тоже различная:
- одиночный лазерный луч – ориентировочно показывает центр участка замера и границы его устанавливает неточно, его ось не совпадает с центром оптики пирометра, поэтому имеет место погрешность параллакса;
- способ коаксиальный не имеет такого недостатка – луч лазера и оптическая ось полностью совпадают и луч показывает прямо в центр участка, но не может определить его границ;
- с двойным лучом лазера – этот указатель цели в состоянии показать размеры участка замера, но при небольших расстояниях может возникать неточность. Это особенно часто происходит на короткофокусных объективах;
- с кросс-лазером указатели цели предназначены для улучшения работы пирометров с короткофокусными объективами;
- одиночный круговой лазерный луч – с его помощью можно оконтурить участок замера, но, как и просто одиночный лазерный луч, он подвержен параллаксу и искажает показания аппарата на небольших расстояниях в сторону увеличения;
- круговой точный лазерный указатель цели – самый надёжный из перечисленных выше и не имеет недостатков других конструкций.
Информация о температурных параметрах точек дистанционного наблюдения на пирометрах-термометрах выводится на экран в текстовом и цифровом виде.
Функциональные возможности
Beurer FT 90 позиционируется производителем как медицинская техника, поэтому к контролю его функциональности подход очень серьезный – прибор неоднократно клинически протестирован, соответствует нескольким европейским стандартам и директивам о медицинских изделиях, а также Закону о медицинских изделиях, и обеспечивает точность измерения температуры с погрешностью не более 0.2 градуса Цельсия. Измерение температуры тела производится в области лба на расстоянии 2-3 сантиметра от поверхности кожи. Помимо очевидной гигиеничности, это облегчает и уход за прибором – нет необходимости очищать датчик (и без того достаточно чувствительный в любом ИК-термометре) после каждого применения.
При этом в процессе измерений нужно соблюдать некоторые правила – сложность датчика накладывает некоторые ограничения. В первую очередь – на измеряемой поверхности нежелательно наличие пота, косметики и волос.
Также следует учитывать, что физическая активность, прием некоторых медикаментов или кожные раздражения могут привести к искажениям измерений. Однако при соблюдении прилагаемой инструкции от производителя показания прибора постоянны и надежны.
Само измерение занимает в среднем 2-5 секунд.
Кроме основного назначения, устройство может использоваться и как пирометр – технология позволяет измерять температуру объектов (напрашивающийся вариант для тех же родителей – измерение температуры смеси для кормления) и температуру помещения, покупать отдельный термометр в комнату для соблюдения температурного режима больше не придется.
Информационный дисплей яркий, все показания выводятся на экран крупными символами и интуитивно понятны: помимо привычных цифр индикация производится смайликами.
В качестве приятного бонуса предусмотрено отображение режима звуковой индикации (вкл/выкл), единиц измерения (Цельсий/Фаренгейт), заряда батареи и даты/времени.
Внутренняя память устройства может содержать в себе до 60 последних результатов измерений – удобная функция для, например, отслеживания изменений при применении медикаментозной терапии.
Особенности конструкций пирометров
Мобильные (переносные) пирометры-термометры позволяют производить удалённо измерения во многих местах электрооборудования:
- на вводах и контактах трансформаторов, выключателей и разъединителей, работающих под напряжением;
- в высоковольтных подстанциях и распределительных щитах, сборках систем шин;
- на соединениях проводов воздушных ЛЭП и других силовых установок и цепей.
Но в некоторых случаях на электрооборудовании можно контролировать нагрев без использования дорогостоящих пирометров, а установить стационарно измерители более простой конструкции.
Например, измерение нагрева обмотки возбуждения на вращающемся роторе генератора – датчик температуры — термометр устанавливают в ближней зоне контроля, где он и принимает тепловое излучение.
Сигнал, преобразованный внутренней платой, поступает на прибор отображения показателей в виде стрелки и шкалы значений. Такие схемы просты и надёжны.
По назначению пирометры и тепловизоры делятся на две категории:
- высокотемпературные измерители – для контроля сильно нагретых элементов электрооборудования;
- низкотемпературные измерители – они могут измерять температуру элементов даже работающего на морозе электрооборудования.
Современные пирометры последних моделей оборудованы системами связи и подключаются для передачи информации к расположенным в офисе компьютерам.
Приборы, измеряющие температуру: виды и принцип действия
Большинство технологических процессов корректно проходят только при определенной температуре. Кроме того, измеряемые температурные показатели помогают определять, насколько корректно используется затрачиваемая энергия.
Иными словами, это — та величина, которую нужно постоянно контролировать. Все виды приборов для измерения температуры делятся на контактные и бесконтактные. Также они классифицируются по материалам, принципам и способам действия.
Виды термометров по принципу действия
Процесс измерения температуры может основываться на разных физических процессах. Исходя из этого, выделяют 5 видов термометров.
Контактные
Такие приборы еще называют термометрами расширения. Они основаны на отслеживании изменения объема тел под действием меняющейся температуры. Обычно измеряемый диапазон температур составляет от -190 до +500 градусов по Цельсию.
К этой категории относятся жидкостные и механические устройства. Жидкостные представляют собой приборы в стеклянном корпусе, заполненные спиртом, ртутью, толуолом или керосином. Они прочные и устойчивые к внешним воздействиям. Температурный диапазон измерений зависит от типа используемой жидкости (наибольший — у ртутных, наименьший — у цифровых).
Механические могут работать с разными типами сред, включая жидкостные, газообразные, твердые или сыпучие. Универсальность позволяет использовать их в разных инженерных системах.
Термометры сопротивления
К этой категории относятся приборы, которые способны измерять электрическое сопротивление веществ, меняющееся в зависимости от температурных показателей. Рабочий диапазон этих устройств — от -200 до +650 градусов.
Такие термометры состоят из чувствительных термодатчиков и точных электронных блоков, контролирующих изменения проводимости, сопротивления и электрического потенциала. Обычно их встраивают в общую систему мониторинга и оповещения, туда, где нужно отслеживать меняющиеся параметры и не допускать их превышения.
В котельных установках наибольшее применение получили термометры сопротивления медные (ТСМ). Термометрами сопротивления можно измерять температуры от -50 до +600°С.
Электронные термопары
При нагревании эти приборы генерируют ток, что и позволяет измерять температуру. Принцип действия основан на замерах термоэлектродвижущей силы. Диапазон измерений в этом случае — от 0 до +1800 градусов.
Манометрические
Такие термометры учитывают зависимость между температурными показателями и давлением газа. В измеряемую среду помещают термобаллон, соединенный с манометром латунной трубкой. При нагреве термобаллона давление внутри него увеличивается, и эта величина измеряется манометром. Таким образом проводят замеры температуры в диапазоне от -160 до +600 градусов.
Бесконтактные пирометры
В основе этих приборов — инфракрасные датчики, считывающие уровень излучения.
Они подразделяются на два вида: яркостные, проводящие измерения излучений на определенной длине волны (диапазон — от +100 до +6000 градусов), и радиационные, когда определяется тепловое действие лучеиспускания (от -50 до +2000 градусов). Они могут использоваться в том числе и для определения температуры нагретого металла, а также при наладке и испытаниях котлов.
Виды термометров по используемым материалам
Здесь различают 7 категорий:
- Жидкостные. Представляют собой корпус, заполненный жидкостью, которая подвержена температурному расширению. Колба с жидкостью прикладывается к шкале. При нагреве жидкость расширяется, и столбик растет, а при охлаждении — наоборот, сжимается (уменьшается). Погрешность измерений такими приборами составляет менее 0,1 градуса.
- Газовые. Принцип действия — тот же, что и у жидкостных, но в качестве заполнителя для колбы выбирается инертный газ. Это позволяет существенно увеличить температурный диапазон измерения (если для жидкостных предел — +600 градусов, то для газовых — +1000 градусов). С их помощью можно измерять температуру в различных раскаленных жидких средах.
- Механические. В основе действия — принцип деформации металлической спирали. Часто эти термометры комплектуются стрелочным “дисплеем”. Устанавливаются в спецтехнике, автомобилях, на автоматизированных линиях. Нечувствительны к ударам.
- Электрические. Работают, измеряя уровень сопротивления проводника при разных температурных показателях. В качестве проводника могут использоваться разные металлы (например, медь или платина). Соответственно, и диапазон измерений таких устройств будет отличаться. Чаще всего такие модели применяются в лабораторных условиях.
- Термоэлектрические. В конструкции предусмотрено два проводника, проводящие замеры по физическому принципу на основе эффекта Зеебека. Эти устройства очень точные, работают с погрешностью до 0,01 градуса и подходят для высокоточных измерений в производственных процессах, когда рабочая температура превышает 1000 градусов.
- Волоконно-оптические. Чувствительные датчики из оптоволокна (оно натягивается и сжимается или растягивается при изменении температуры, а прибор фиксирует степень преломления проходящего луча света). Допустимый диапазон измерений — до +400 градусов, а погрешность — не более 0,1 градуса.
- Инфракрасные. Непосредственный контакт с измеряемым веществом не требуется: прибор генерирует инфракрасный луч, который направляется на изучаемую поверхность. Это современный вид бесконтактных термометров, которые работают с точностью до нескольких градусов и подходят для высокотемпературных измерений. С их помощью можно измерять даже температуру открытого пламени.
Компания «Измеркон» предлагает как разные виды термометров, так и комбинированные устройства, в том числе манометры-термометры или гигрометры-термометры для автономной работы с энергонезависимой памятью, обеспечивающей постоянную фиксацию результатов измерений.
Загрузка...
