Что такое пирометр и для чего он нужен

Пирометр

Пирометр — прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света.

Содержание

Назначение

Пирометры применяют для дистанционного определения температуры объектов в промышленности, быту, сфере ЖКХ, на предприятиях, где большое значение приобретает контроль температур на различных технологических этапах производства (сталелитейная промышленность, нефтеперерабатывающая отрасль). Пирометры могут выступать в роли средства безопасного дистанционного измерения температур раскаленных объектов, что делает их незаменимыми для обеспечения должного контроля в случаях, когда физическое взаимодействие с контролируемым объектом невозможно из-за высоких температур. Их можно применять в качестве теплолокаторов (усовершенствованные модели), для определения областей критических температур в различных производственных сферах.

История

Один из первых пирометров изобрёл Питер ван Мушенбрук. Изначально термин использовался применительно к приборам, предназначенным для измерения температуры визуально, по яркости и цвету сильно нагретого (раскалённого) объекта. В настоящее время смысл несколько расширен, в частности, некоторые типы пирометров (такие приборы правильнее называть инфракрасные радиометры) измеряют достаточно низкие температуры (0 °C и даже ниже).

Развитие современной пирометрии и портативных пирометров началось с середины 60-х годов прошлого столетия и продолжается до сих пор. Именно в это время были сделаны важнейшие физические открытия, позволившие начать производство промышленных пирометров с высокими потребительскими характеристиками и малыми габаритными размерами. Первый портативный пирометр был разработан и произведен американской компанией Wahl в 1967 году. Новый принцип построения сравнительных параллелей, когда вывод о температуре тела производился на основе данных инфракрасного приемника, определяющего количество излучаемой телом тепловой энергии, позволил существенно расширить границы измерения температур твердых и жидких тел.

Классификация пирометров

Пирометры можно разделить по нескольким основным признакам:

Температурный диапазон

Исполнение

Визуализация величин

Вне зависимости от классификации, пирометры могут снабжаться дополнительными источниками питания, а также средствами передачи информации и связи с компьютером или специализированными устройствами (обычно через шину RS-232).

Основные источники погрешности пирометров

Иногда оптическое разрешение называют показателем визирования. Этот показатель рассчитывается как отношение диаметра пятна (круга) на поверхности, излучение с которого регистрируется пирометром к расстоянию до объекта. Чтобы правильно выбрать прибор, необходимо знать сферу его применения. Если необходимо проводить измерения температуры с небольшого расстояния, то лучше выбрать термометр с небольшим разрешением, например, 4:1. Если температуру необходимо измерять с расстояния в несколько метров, то рекомендуется выбирать пирометр с большим разрешением, чтобы в поле зрения не попали посторонние предметы. У многих пирометров есть лазерный целеуказатель для точного наведения на объект.

Применения

Теплоэнергетика — для быстрого и точного контроля температуры на участках не доступных или мало доступных для другого вида измерения.

Электроэнергетика — контроль и пожарная безопасность, эксплуатация объектов (железнодорожный транспорт — контроль температуры букс и ответственных узлов грузовых и пассажирских вагонов).

Лабораторные исследования — при проведении исследований активных веществ в активных средах, а также в тех случаях, при которых контактный метод нарушает чистоту эксперимента (например, тело настолько мало что при измерении контактным методом потеряет существенную часть теплоты, или просто слишком хрупкое для такого типа измерения). Применяется в космонавтике (контроль, опыты)

Строительство — пирометры применяют для определения теплопотерь в зданиях жилого и промышленного назначения, на теплотрассах, для эффективного нахождения прорывов теплоизоляционной оболочки.

Бытовое применение — измерение температуры тела, пищи при приготовлении, и многое другое.

Примечания

См. также

Ссылки

Литература

Книги

Журналы

Полезное

Смотреть что такое «Пирометр» в других словарях:

пирометр — пирометр … Орфографический словарь-справочник

пирометр — а, м. pyromètre m. спец. Прибор для измерения высоких температур, действие которого основано на изменении разнообразных свойств тела в зависимости от температуры. БАС 1. Кроме того может глина употреблена быть на пирометры и гигрометры. 1792.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ПИРОМЕТР — ПИРОМЕТР, ТЕРМОМЕТР для измерения чрезвычайно высоких температур, гораздо выше диапазона обычных термометров. Оптический пирометр состоит в основном из небольшого ТЕЛЕСКОПА, РЕОСТАТА (разновидности переменного резистора) и нити накала. Когда… … Научно-технический энциклопедический словарь

Пирометр — Пирометр: средство (совокупность средств) измерений температуры по тепловому электромагнитному излучению, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем. Конструктивно … Официальная терминология

ПИРОМЕТР — ПИРОМЕТР, прибор для измерения высоких температур (примерно выше 300°, когда обычные ртутные термометры неприменимы), ■ основанный гл. обр. на свойсхвах твердых, жидких и газообразных тел расширяться от теплоты, а также на различной… … Большая медицинская энциклопедия

ПИРОМЕТР — ПИРОМЕТР, пирометра, муж. (от греч. pyr огонь и metron мера) (физ., тех.). Прибор для измерения высоких температур. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

пирометр — сущ., кол во синонимов: 8 • ардометр (1) • микропирометр (1) • пироскоп (1) • … Словарь синонимов

пирометр — Прибор для измерения высоких температур, когда не применимы жидкостные термометры. [http://www.manual steel.ru/eng a.html] Тематики металлургия в целом EN pyrometer … Справочник технического переводчика

Источник

Как измерить промерзание стен пирометром

Содержание

Содержание

Пирометры часто используются экспертами в качестве дополнительного оборудования, когда выполняется комплексное телевизионное обследование здания. Но для поиска теплопотерь такие «инфракрасные» приборы можно использовать и самостоятельно.

Какие могут быть проблемы

Наружные стены, цокольное и чердачное перекрытие, кровля, окна/двери — эти ограждающие конструкции составляют теплозащитную оболочку здания. Правильно организованная теплозащитная оболочка должна защитить отапливаемый объем строения от излишних потерь тепла.

Но иногда этот контур нарушается, если есть повреждения теплоизоляции, появляются мостики холода или продувания. А иногда тепловая оболочка достаточно однородна, но легко пропускает сквозь себя тепловую энергию по всей поверхности — так бывает, когда утеплитель отсутствует вовсе, имеет недостаточную толщину или по каким-то причинам утратил свои рабочие свойства… В таких случаях затраты на отопление оказываются слишком высокими.

Есть еще одна проблема — проявления так называемой «точки росы». Выглядит это следующим образом: при определенной температуре и при переделенной относительной влажности водяные пары, содержащиеся в воздухе, оседают на предметах и конструкциях в виде конденсата.

В приведенной таблице отмечена зона с температурой точки росы, характерной для квартир и частных домов (учитывается температура воздуха и нормативная относительная влажность для жилых помещений). Предположим, температура у вас на кухне порядка 22 градуса, а влажность воздуха составляет 60 процентов. По цифрам из таблицы становится ясно, что если внутренняя поверхность уличной стены в каком-то месте будет иметь температуру 13,9 градусов и менее, то на ней возможно выпадение конденсата.

В результате мы можем наблюдать «плачущие окна и откосы», промерзание наружных стен (в том числе с появлением инея), намокание углов, а также буйство плесени и грибков, которым для процветания нужна живительная влага. И это только вершина айсберга. От неучтенного увлажнения сильно страдают невидимые нам элементы дома: сталь ржавеет, пиломатериалы загнивают и коробятся, минеральные стройматериалы разбухают и постепенно растворяются. И самое главное — возникает угроза здоровью жильцов…

Если намокает утеплитель, то вода вытесняет в нем воздух, который является основным изолятором тепловой энергии. Поэтому теплоизоляция сильно теряет свои свойства (например, доказано, что 5-процентное увлажнение минваты вдвое сокращает ее теплотехнические показатели), и ситуация только усугубляется.

От проблем к их решению

Первым делом нужно при помощи пирометра (или тепловизора) найти уязвимые места, через которые наиболее интенсивно уходит драгоценное тепло, и попытаться определить степень теплопотерь. Зная проблему, можно приступать к ее нейтрализации.

Инспектировать места, через которые чаще всего происходят утечки тепла, при помощи пирометров/тепловизоров есть смысл регулярно — раз в год, например. Дело в том, что строительные материалы со временем способны «деградировать» и меньше сопротивляться теплопередаче (допустим, монтажная пена и листовой пенополистирол может разрушаться под действием ультрафиолета, а из минеральной ваты под действием конвективных потоков могут выветриваться волокна, что приводит к потере ее плотности).

Иногда теплотехническое обследование проводят в еще только строящихся домах, чтобы иметь возможность внести коррективы в конструкцию и малыми затратами выйти из сложной ситуации. Для этого закрывают оконные проемы и используют устройства, нагнетающие мощным вентилятором избыточное давление внутри здания (так называемые «аэродвери»). Потом в дело вступает пирометр или тепловизор.

Чем поможет пирометр

На материалы и конструкции здания воздействуют силы теплопередачи. В холодное время года у нас есть две разделенные среды: морозный воздух на улице и нагретое искусственными источниками тепла пространство здания. В отапливаемых помещениях естественным образом возникает повышенное давление, из-за чего тепловая энергия стремится выйти наружу, при этом ограждающие конструкции заметно остывают. Чем выше у стен (или других элементов дома) сопротивление теплопередаче, тем меньше они промерзают. По сути, этот процесс можно представить себе как своеобразное перетягивание каната.

В результате, со стороны улицы можно наблюдать, как уходит тепло в дефектных зонах, нагревая поверхности. Нас будут, в первую очередь, интересовать области с высокой температурой.

А со стороны помещений ситуация будет диаметрально противоположная — дефектные области хорошо заметны по аномальному охлаждению локальных зон.

Почему пирометр, а не тепловизор

Пирометр в некотором смысле можно считать прообразом тепловизора. Тепловизор тоже работает с инфракрасным излучением, но в отличие от пирометра он не только выдает температуру в точке прицеливания, а к тому же умеет показывать на экране и сохранять термограммы — очень информативные контрастные картинки. Но даже самые недорогие тепловизоры-приставки, подключаемые к смартфону (например, модель Seek Thermal Compact), стоят сейчас минимум 23000 рублей, тогда как цена «бытового» пирометра стартует с 1400 рублей.

Да, придется потратить больше времени. Да, они не дадут той впечатляющей наглядности, как тепловизоры. Однако пирометры без проблем укажут на температурные аномалии ограждающих конструкций. При правильном использовании устройства, это будет не менее точный и такой же «неразрушающий» контроль.

Как подготовиться к измерениям

Когда лучше измерять? Как и в случае с использованием тепловизора, лучше всего теплопотери пирометром определять при максимальной разнице уличной и комнатной температуры. Однако в ГОСТах тепловой аудит рекомендуется производить в осенне-весенний отопительный период. Перепад температур при этом должен быть не менее 10 градусов.

Снаружи измерять или изнутри? Обследование получится наиболее информативным, если вы измерите ограждающие конструкции с обеих сторон. На практике, если у вас во владении не одноэтажный коттедж и не квартира на первом этаже — то будет крайне сложно выдержать одинаковую дистанцию до всех участков съемки со стороны улицы. Кроме того, непреодолимым препятствием для доступа к стенам снаружи могут стать различные навесные конструкции, например, обшивка из сайдинга или блок-хауса.

Погодные условия. К работе с пирометром со стороны улицы можно приступать при отсутствии осадков, а также задымленности и тумана. Для обследования обязательно стоит выбирать время с минимальной силой ветра.

Выбор времени суток. Поиск теплопотерь пирометром желательно выполнять утром, когда на обследуемые поверхности не попадают прямые солнечные лучи, способные нагреть материалы и исказить информацию о реальной температуре поверхности. Вечер не лучший вариант, так как стены могут накопить какое-то количество тепла, хотя к моменту обследования уже не облучаться солнцем.

Стабилизация температуры в помещениях. Если это частный дом, в котором люди пребывают время от времени, то объект перед измерениями нужно отапливать минимум 3-ое суток, чтобы все элементы здания прогрелись. В любом случае окна и двери на объекте в течение 12 часов рекомендуется держать закрытыми.

Беспрепятственный доступ к ограждающим конструкциям. При измерениях со стороны улицы с поверхностей нужно удалить наледь и снег. При работе внутри помещений, придется убрать с внешних стен картины и ковры, отодвинуть мебель. Пирометр не сможет «добить» до стены, если на пути его луча окажутся отслоившиеся обои или какие-то загрязнения — он работает исключительно по поверхностям, в условиях «прямой видимости». Также опытные специалисты настоятельно рекомендуют демонтировать плинтусы на наружной стене и частично на примыкающих к ней стенах. Если поставлена задача, определить теплопотери в частном доме — то нужен будет доступ на чердак и в подвал.

Порядок проведения замеров

1. Первым делом необходимо составить схемы измеряемых поверхностей. Возможно, понадобятся какие-то детальные чертежи отдельных узлов дома (например, есть смысл отдельно изобразить очень уязвимые для тепловых потерь оконные проемы с откосами и подоконником/отливом), на которых вы сможете записывать температурные показания пирометра. Для получения максимальной наглядности, в паре с пирометром желательно использовать фотоаппарат. Каких-то особых требований к фототехнике нет, главное — иметь возможность по фото идентифицировать контрольный участок, поэтому можно использовать смартфон.

2. Желательно создать «журнал», в котором можно будет записать данные об условиях обследования (скорость ветра, температура воздуха, влажность, дистанция до поверхностей, осадки, время/дата). Он поможет при повторных обследованиях учесть эти нюансы, чтоб можно было корректно сравнить результаты.

3. Следует определить схему обследования и потом четко ее придерживаться. К примеру, разделить стену на условные небольшие зоны и отработать их по принципу «снизу–вверх, справа–налево».

4. Рекомендуется произвести осмотр ограждающих конструкций. Пирометром приходится работать вслепую (в отличие от тепловизора, которым сначала делают большую обзорную термограмму), поэтому нам очень поможет предварительное визуальное выявление дефектов: конденсат, заплесневелые поверхности, промерзшие области с выступившим инеем, отошедшие обои, потемневшая шпаклевка, рыхлый кирпич…

5. Выбираем дистанцию, на которой будем выполнять обследование (а потом стараемся выдерживать ее во всех зонах). При использовании пирометра в помещениях проблем нет — расстояние до поверхности в 1-1,5 метра будет оптимальным. А вот на улице, когда нужно обследовать стены двухэтажного коттеджа, так приблизиться не получится. Поэтому необходимо учитывать оптическое разрешение прибора (с увеличением расстояния увеличивается площадь пятна обследуемой поверхности и погрешность). Для подобной работы нужно использовать пирометры с оптическим разрешением 12:1 и выше. Но даже такой технологичный прибор с дистанции 6 метров будет облучать пятно с диаметром около полуметра, поэтому для получения более точных показателей лучше найти возможность эту дистанцию сократить.

6. Производим замеры температуры, все полученные данные заносим в план-схему. Наводить прицел на поверхности желательно с минимальным интервалом между контрольными точками (можно, например, измерять температуру с шагом в 20–30 сантиметров). Особое внимание уделяем областям с видимыми дефектами. Более тщательно обследуем внутренние/наружные углы и места примыканий стен с перекрытиями, откосы, цоколи, балконы, любые выступы и ниши…

7. Во время измерений температур в помещениях следует обходить источники тепла (отклоняемся примерно на 1 метр). На показания пирометра могут существенно повлиять: осветительные приборы, трубы и источники отопления, бытовая техника и работающие электроустановки. Также нужно обращать внимание на схему разводки бытового водоснабжения, часто вода зимой заходит в помещение настолько холодной, что способна охлаждать строительные конструкции.

8. В случае выявления тепловых аномалий в 2–3 градуса, проблемную зону необходимо более детально «прострелять», чтобы точнее определить перепады температур и визуально очертить для себя контуры дефектной области. Это место необходимо также тщательно отработать с другой стороны стены. А если это, например, зона сопряжения наружной стены и потолка в коттедже, то стоит хорошо обследовать его со стороны чердака. В общем, чем больше измерений — тем лучше.

9. Работайте комплексно, используйте и другие устройства, чтобы получить более полную картину. Специалисты при тепловом аудите применяют: гигрометры, термометры, лазерные дальномеры, ручные анемометры, измерители тепловых потоков…

Что делать с полученными цифрами

Естественно нас интересует, насколько критичны найденные аномалии? Локальные температурные отклонения в несколько градусов должны насторожить. А если нарушено одно из нижеприведенных правил, то с этим уже нужно что-то делать:

1. Температура поверхности ограждающей конструкции внутри здания не должна быть ниже температуры точки росы (ГОСТ Р 54852-2011 Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций).

2. Перепад между температурой воздуха в помещении и температурой внутренней поверхности наружной стены не должен быть более 4 градусов (СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий).

Полученные и систематизированные показания пирометра, помогают определить местоположение дефектных зон и их общий характер (площадь аномальной области, степень температурных отклонений). По этой информации не всегда ясна точная причина появления дефектов, но она дает возможность выбрать наиболее рациональный метод устранения проблемы, например: использование дополнительного утепления по фасаду, перезаделка монтажных зазоров, применение принудительной системы вентиляции с целью снижения влажности в помещениях (и как следствие — изменения температуры точки росы), замена слишком холодных оконных/дверных блоков, частичная реконструкция элементов здания с заменой утеплителя.

Список нормативно-технических документов

ГОСТ Р 54852-2011 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций»

ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»

СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003»

Источник

Пирометр. Что это такое?

Пирометр, бесконтактный термометр, инфракрасный термометр, что это, как устроено, из чего сделано, как с этим работать? Давайте разберемся. И разберем один из таких приборов. В роли подопытного будет использоваться пирометр производства BENETECH GM-700. Это один из недорогих пирометров для широкого применения.

Итак, для чего нужен этот прибор? Этот инструмент измеряет температуру поверхности какого-либо предмета без физического контакта с ним на расстоянии. Делает это он достаточно быстро (0,5 сек в основном, как и оговаривает производитель, но иногда измерение может затянуться и до нескольких секунд), что дает ему преимущество перед контактными термометрами, которые подвержены инерционности измерений и зависимостью от теплового контакта с поверхностью. Измерение температуры на расстоянии и без физического контакта является очень удобным и практичным методом измерения температуры. Данные приборы возможно, а иногда и просто незаменимо использовать в промышленности, электрике, электронике, в бытовых задачах. Приведем несколько примеров. В электрике очень часто встречаются такие типы соединений как скрутки, клеммные колодки и другие типы соединения проводов. Качество таких соединений характеризуется надежностью и площадью контакта между соединяемыми проводами под нагрузкой. Если контактное сопротивление будет велико, то скрутка или соединение будет греться и может привести к пожару. Для контроля качества соединения используется метод контроля температуры соединения – если соединение слабое, окислилось или в нем образовался какой-либо дефект, под нагрузкой это соединение из-за высокого контактного сопротивления начнет греться, что и позволяет нам выявить пирометр самым безопасным способом без прикосновения к контактам электропроводки. Если дом неэффективно удерживает тепло в холодное время года, то пирометр позволит быстро определить места утечки тепла на стыках, окнах, дверях и т.д. Причем не будет необходимости лезть в каждый угол, ведь пирометр способен сделать это с расстояния. В электронике часто следствием неправильной работы схемы является нагрев компонентов. Здесь также пирометр способен локализовать проблему и измерить степень нагрева той или иной области схемы. В общем, сфера применения этого измерительного прибора ограничивается фантазией и необходимостью.

Справедливости ради необходимо отметить, что со всеми этими задачами справится намного лучше и нагляднее тепловизор, но это совсем другой уровень приборов и их стоимости.

Почему пирометру удается измерять температуру на расстоянии? Как можно понять из названия прибора, он использует свойство объектов излучать тепловые волны в диапазоне инфракрасного излучения. Данный прибор оснащен датчиком, улавливающим это излучение, и передает на электронную схему, которая на основе получаемых данных высчитывает мощность теплового излучения в единицах измерения тепла – градусы Цельсия или Фаренгейта, как правило.

Для более наглядной демонстрации перейдем к пирометру GM-700 и его разборке. Корпус прибора состоит из пластика, приятного на ощупь. Сначала нужно снять черную крышку с рукоятки, черную крышку спереди и сзади. Крепятся на защелках. Аккуратно отщелкиваем. Два винта откручиваем в области кнопки и оси крышки рукоятки. Теперь разъединить на две половинки мешают только наклейки внутри рукоятки, которые можно разрезать.

Крышка со стороны датчика склеена с лазерным модулем, поэтому стоит быть аккуратным, чтобы не оторвать провода и не нарушить направленность лазера. Крышка со стороны дисплея просто снимается и состоит из стекла, защищающего дисплей и резиновых кнопок.

После разделения корпуса пополам открывается вся начинка прибора. Кнопка с пружинкой (спусковой крючок) нажимает кнопку на печатной плате прибора (такие кнопки используются часто в компьютерных мышках и концевых выключателях).

Не удивительно, но сердцем схемы является черное пятно – микросхема на печатной плате, которая управляет получаемыми данными от датчика температуры и дисплеем с кнопками. Здесь особо не разобраться в тонкостях. Все остальное это лишь необходимая обвязка – стабилизатор напряжения (возле бузера и переключателя единиц измерения), микросхема памяти (в корпусе so-8), резисторы, конденсаторы. Дисплей подключается через резиновые токопроводящие шины. Такой ЖК дисплей без подсветки потребляет очень малый ток, за что очень хорош для использования в портативных устройствах на подобие этого. Подсветка функционально может включаться и выключаться как и лазерный указатель для экономии энергии батарейки – верхняя правая кнопка с соответствующими символами лампочки и точки в треугольнике.

Теперь главный элемент схемы прибора – датчик температуры. Он скрывается в металлической трубке с пластиковыми элементами. Пластиковая трубка состоит из двух половинок и легко достается, внутри нее находится светофильтр, по форме схожий с линзой Френеля, концентрирующей поток ИК излучения на датчике. Внутри пластиковой трубки имеется множество насечек, располагая линзу в которых регулируется фокус для получения оптимальных результатов измерения. Металлическая трубка жестко закреплена без видимого крепежа к печатной плате, на дне которой виден датчик. Датчик похож на популярный MLX90614. Вся эта конструкция для датчика необходима для уменьшения влияния внешних факторов на измерения датчика.

Как видно, прибор устроен достаточно просто. Но пользоваться пирометром в первый раз бывает не совсем просто. Нажать на кнопку и получить результат будет не правильно, так как необходимо учитывать некоторые условия при измерении пирометром.

Чтобы верно измерять температуру при помощи пирометра необходимо следовать правилам:

Таблица коэффициентов излучения из инструкции к пирометру GM-700 (полная отсканированная версия инструкции в приложениях к статье):

Ну, и напоследок немного о самом пирометре GM-700.

При нажатии кнопки mode на экране последовательно сменяются режимы работы MAX-MIN-DIF-AVG-HAL-LAL-STO-EMS (если режим не отображается, значит, сейчас устройство работает в главном режиме). Для выбора конкретного режима нажмите кнопку set.

Результаты измерения пирометром различных объектов (продукты на нижней полке морозильника, продукты на верхней полке морозильника, батарея отопления, кипящая вода):

Реальная погрешность измерений составила около 2-3% (возможно в силу механического вмешательства при разборке или других факторов, таких как пар от кипящей воды, например).

Источник