Инфракрасные термометры (ИК-пирометры) — это бесконтактные приборы для измерения температуры поверхности тел. Они основаны на обнаружении теплового излучения, естественно испускаемого всеми телами при температурах выше абсолютного нуля в соответствии с законом Стефана-Больцмана и законом Планка. Инфракрасное излучение (длина волны 0,7–100 мкм) улавливается датчиком (пиросенсором, микроболометром, квантовым датчиком), фокусируется оптикой, обрабатывается электроникой и отображается на дисплее в виде температуры. Благодаря скорости измерения, бесконтактному характеру и возможности измерения в труднодоступных местах, они широко используются в промышленности, профилактическом техническом обслуживании, строительстве, пищевой промышленности, обеспечении безопасности и управлении технологическими процессами.
Хотите помочь в выборе товара?
Физический принцип
Каждое тело при температуре T излучает тепловое излучение со спектром, описываемым законом Планка, с пиком на длине волны, обратно пропорциональной T (закон Вина: λ_max T = 2898 мкм K). Полная интенсивность пропорциональна T⁴ (закон Стефана-Больцмана: W = ε σ T⁴, где ε — коэффициент излучения материала, σ — постоянная Стефана-Больцмана). Пирометр измеряет интенсивность излучения в спектральном диапазоне, определяемом оптикой и датчиком, и вычисляет T, зная ε материала. Коэффициент излучения изменяется в зависимости от материала (черные тела ε≈1; блестящие металлы ε=0,1-0,3; органические материалы и пластмассы ε=0,9-0,95) и должен быть правильно установлен в приборе для получения точных измерений.
Особенности инструментов
Портативные пирометры обычно охватывают диапазон температур от -30°C до +500°C (модели общего назначения) и до +2000°C и выше (металлургические модели). Типичная точность составляет ±1°C или ±1% от показания. Разрешение составляет 0,1°C. Рабочее расстояние и размер мишени характеризуются соотношением D:S (соотношение расстояния к размеру пятна, обычно от 10:1 до 50:1 для высококачественных моделей). Лазерный указатель (видимый как точка или круг) облегчает наведение на точку измерения. Расширенные функции включают регулируемый коэффициент излучения, максимальные/минимальные/средние значения, пороговые значения тревоги, регистратор данных и выход Bluetooth/USB. Модели с двойной оптикой (телескопической и стандартной) охватывают широкий спектр применений.
Спектральные полосы
Пирометры различаются по спектральному диапазону: коротковолновый (1-2 мкм, для высоких температур, металлов, не зависит от коэффициента излучения в двухцветном режиме); средневолновый (3-5 мкм, для многих промышленных применений, отлично подходит для стекла и керамики); длинноволновый (8-14 мкм, для низких и средних температур, отлично подходит для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и органических материалов). Выбор диапазона зависит от типичной температуры (предпочтительно диапазон с пиком излучения материала) и материала (некоторые материалы прозрачны в некоторых ИК-диапазонах).
Применения
Области применения весьма разнообразны: электротехническое обслуживание (проверка на наличие перегрева на распределительных щитах среднего и низкого напряжения, двигателях и электрических подстанциях); механическое обслуживание (подшипники, тормоза, валы, вентиляторы); инспекция зданий (тепловые утечки, тепловые мосты, целостность изоляции); пищевая промышленность, соответствующая требованиям HACCP (мониторинг температуры продукции с меньшей точностью, чем у контактных датчиков, но гораздо более быстрый); бумажная промышленность (сушилки); пластмассы (линии выдувания пленки, термоформование); металлургия (печи, прокатка, ковка, контроль литья); медицинские приложения (досмотр тела, медицинские мониторы); пожарная безопасность.
Пределы излучательной способности
Основным ограничением ИК-пирометрии является ее зависимость от излучательной способности материала: блестящие металлические поверхности (ε ≈ 0,1) дают крайне неточные измерения, если ε точно неизвестна. Для преодоления этого ограничения используются следующие методы: двухцветные или пирометры с отношением (одновременное измерение в двух спектральных диапазонах, отношение приблизительно не зависит от излучательной способности); нанесение матовой черной краски или черной клейкой ленты (ε ≈ 0,95) в качестве «участка» с известной излучательной способностью в точке измерения; косвенное измерение на частях системы с известной излучательной способностью (внутренние крышки, террариумы, смотровые отверстия); калибровка с помощью эталонного контактного термометра.
Стандарты и калибровка
ИК-пирометры проходят метрологическую характеризацию в соответствии со стандартами VDI/VDE 3511 и ASTM E2847. Калибровка выполняется с использованием эталонных черных тел при известных температурах, сертифицированных по ISO 17025, как минимум в 3-5 точках измерительного диапазона. Калибровка обычно проводится ежегодно или в зависимости от интенсивности использования и требований заказчика.