27 Пирометры. Принцип действия, основные группы, область применения, диапазон. Приёмники излучения.

При всем разнообразии существующих термометров и датчиков температуры в производстве возникают задачи, которые не под силу современным контактным цифровым термометрам. Оборудование и устройства многих технологических циклов и процессов не позволяют установку контактных датчиков или показывающих приборов для контроля температуры по ряду технических причин, либо установка и монтаж подобных датчиков и приборов затруднена. Ввиду актуальности такой проблемы были разработаны специальные инфракрасные термометры (пирометры), позволяющие измерять температуру в труднодоступных, горячих, вращающихся или опасных местах.Первый образец инфракрасного термометра был создан в конце 1988 года. Пирометр (инфракрасный термометр) – прибор для бесконтактного измерения температуры. По области применения инфракрасные термометры классифицируют на 2 типа: стационарные и переносные (портативные). Инфракрасные термометры относятся к группе приборов неразрушающего контроля, что позволяет проводить измерение температур без непосредственного контакта с измеряемой поверхностью, как в случае контактными электронными термометрами. Их использование гарантирует безопасность при диагностике дефектов и мониторинге различных процессов, а также помехоустойчивость в процессе измерения для получения объективных и точных результатов.

По большому счету любой инфракрасный термометр является идеальным профессиональным диагностическим инструментом для проведения технического обслуживания, обеспечивающим максимальную точность измерения температуры на любом расстоянии.

Принцип действия бесконтактного термометра заключается в измерении силы теплового излучения, исходящего от объекта преимущественно в диапазонах видимого света и инфракрасного излучения.

Изначально термин «пирометр» использовался для обозначения прибора, предназначенного для измерения температуры по яркости предельно нагретого предмета. На сегодняшний день понятие несколько расширилось, поскольку, с развитием технологий появились абсолютно новые приборы – инфракрасные.

Разновидности приборов:

• Односпектральные. Такие приборы принимают излучения только в одном спектральном диапазоне. Односпектральные приборы в свою очередь подразделяются на радиационные (мощность теплового излучения переводится в температуру) и яркостные (в диапазоне красного света измеряются яркости эталонного объекта и объекта измерения).

• Мультиспектральные. Также их называют цветовыми или пирометрами спектрального отношения.

Сфера применения пирометров

Инфракрасные термометры применяют в различных отраслях. Сфера их применения достаточно широка:

1. Измерения температур опасных для человеческого организма поверхностей и сред, в том числе, горячих.

2. Измерение температурных показателей недоступных и труднодоступных объектов.

3. Сканирование для поиска холодных или горячих точек.

4. Диагностические работы с электро- и теплооборудованием.

5. Быстрое (мгновенное) определение температуры объектов, которые пребывают в движении.

6. Профилактика и диагностика ж/д и автотранспорта.

7. Поддержание противопожарной безопасности.

8. Контроль и проверка систем кондиционирования, вентиляции и отопления.

9. Электроаудит и электродиагностика.

10. Работы по профилактике оборудования в любой отрасли промышленности.

Очевидно, что измерение температуры современными приборами имеет ряд преимуществ перед обычными термометрами. Измерения возможно проводить без остановки производства или технического процесса. Все измерения температуры производятся с безопасного расстояния. При этом присутствует значительное увеличение производительности труда работников благодаря моментальности измерений.

Приёмники излучения: устройства для преобразования сигналов электромагнитного излучения (в диапазоне от рентгеновских лучей с длиной волны l = 10^-9см до радиоволн с l = 10^-1см )в сигналы др. физической природы с целью их обнаружения и использования (изучения) информации, которую они несут. Приёмники излучения часто являются одними из основных узлов автоматических приборов и систем управления. Они играют важную роль в научных исследованиях, например в спектроскопии, квантовой электронике и астрономии. Преобразование сигналов в приёмниках излучения осуществляется в процессе взаимодействия поля электромагнитного излучения с тем или иным веществом; поле изменяет энергетические состояния электронов, атомов или молекул вещества, и эти изменения регистрируются.

Существуют различные типы приемников, в которых используются вещества в разных агрегатных состояниях. Так, например, излучение может ионизовать газ, вызывая в нём электрический разряд; в этом случае регистрируется импульс тока или напряжения, а приемник излучения называется счётчиком фотонов. Возможна регистрация увеличения объёма газа, нагреваемого поглощённым излучением; таков принцип действия оптико-акустических (пневматических) приемников излучения, которые могут работать во всей указанной области спектра, но чаще применяются в далёкой инфракрасной (ИК) области в диапазоне длин волн 50-1000 мкм. Самую обширную группу составляют приемники излучения из чувствительного к излучению твёрдого вещества. К ним относятся болометры, у которых при поглощении излучения меняется сопротивление электрическому току; термоэлементы, реакция которых на нагрев излучением состоит в появлении термо-эдс; пироэлектрические ПИ, изготовляемые из кристаллов сегнетоэлектриков - при взаимодействии с излучением на их поверхности появляется статический электрический заряд. Все эти ПИ относятся к тепловым, т.к. в механизме преобразования энергии в них основную роль играет нагрев вещества излучением. Они применяются во всей рассматриваемой области спектра.