Зачем нужен пирометр и как им пользоваться

Когда требуется провести высокоточное измерение температуры, но использовать обычный термометр не представляется возможным, на помощь приходят бесконтактные термометры — пирометры. Вместе с бригадиром Сергеем Помазаном и мастером Михаилом Гребенюком мы рассмотрим, как правильно обращаться с этим устройством.

Что такое пирометр

Пирометр — это специализированное устройство для бесконтактного измерения температуры твердых тел и жидкостей. Оно включает в себя оптическое стекло, приемник, преобразователь, дисплей и источник питания.

Прибор улавливает инфракрасные лучи, исходящие от горячего объекта, преобразует их в электрические сигналы и анализирует их интенсивность. Затем результаты анализа отображаются на дисплее в виде числового значения или цветного изображения.

Существуют различные виды пирометров, которые классифицируются по принципу работы, мобильности и диапазону температур.

По принципу действия пирометры делятся на оптические и инфракрасные:

• Оптические прибора оценивают яркость видимых лучей и отображают на экране цветное изображение, по которому можно вывести температуру. Эти устройства стоят довольно дорого и требуют определенных навыков для корректного использования.
• Инфракрасные реагируют на невидимые лучи и выводят температуру в цифровом формате. Многие из таких моделей оснащены лазерными указками для более точного наведения. Они проще в использовании и подходят для домашнего обихода.

Образец мобильного оптического термометра. Источник: shutterstock.com

Пирометры могут быть стационарными или переносными:

• Стационарные модели интегрируются в оборудование лабораторий или на производственных линиях для постоянного мониторинга температуры предметов.
• Переносные пирометры применяются в ситуациях, когда постоянная температура не требуется, например, для поиска мостиков холода во время ремонтных работ.

С точки зрения диапазона измерений пирометры разделяются на низко- и высокотемпературные:

• Низкотемпературные работают в диапазоне от –50 до 400 °C.
• Высокотемпературные способны измерять температуры свыше 400 °C.

Чем отличается пирометр от термометра

На первый взгляд может показаться, что пирометр и термометр выполняют одну и ту же функцию, так как оба они измеряют температуру. Однако между ними больше отличий, чем схожего:

• Пирометр обладает более обширным температурным диапазоном, что позволяет его применять для объектов с температурой от –50 до 3000 °C, тогда как термометр — лишь от –200 до 800 °C.
• Пирометр быстрее реагирует на изменения температуры. Он способен провести измерение за 0,5–1,5 секунды, тогда как термометру требуется от 1 до 10 минут.
• Пирометр обеспечивает большую точность в определении температуры. Его погрешность составляет 0,1–0,2 °C, в то время как у термометра может достигать 2 °C.

Михаил Гребенюк

С помощью пирометра можно измерить лишь температуру поверхности, для определения температуры воздуха необходим термометр.

Где используют пирометр

Пирометры нашли применение в строительстве, в пищевой, сельскохозяйственной и тяжелой промышленности, в коммунальных службах, а также в быту:

• Для проверки систем отопления. С помощью пирометра можно измерить температуру радиаторов центрального отопления, чтобы удостовериться в их исправности, а также температуру электрокотла для выявления возможных поломок.
• Для диагностики электронных устройств. Например, его можно использовать для выявления перегрева электросоединений или материнской платы компьютера.
• Для оценки теплопотерь в жилых помещениях. При помощи пирометра можно обнаружить продувания вблизи окон, где температура стен будет ниже нормы.
• Для контроля температуры холодильников и морозильных камер в домашних условиях. Пирометр позволяет выявить переохлаждение и тем самым защитить оборудование.
• Для проверки состояния электросети. Перед установкой новых проводов измеряют температуру кабелей или компонентов распределительных щитов, чтобы убедиться в их надежной работе. Если кабель перегревается, его следует избегать, чтобы не получить электрический удар.
• При приготовлении пищи. Если рецепт требует определенной температуры, пирометр поможет определить, как сильно нагрелись, например, сковорода или чайник.

Как пользоваться ИК-пирометром

Работать с инфракрасным пирометром достаточно легко, однако для получения точных данных обязательно нужно следовать рекомендациям по его использованию.

Включение пирометра

Установите батарейки в прибор и активируйте его. Обычно батарейки включены в комплект, но если их нет, ознакомьтесь с инструкцией, чтобы узнать, какие именно подойдут. Наиболее распространенные форматы — это CR2032 (таблетка), AAA (мизинчиковые) и 9V (крона). После активации сразу займитесь настройками, иначе через 10 секунд устройство автоматически отключится.

Настройка функций

Настройте нужные функции. Если необходимо сохранить данные, нажмите кнопку Set. Затем, используя кнопки со стрелками, выберите требуемую опцию:

• Max — запоминание максимального значения температуры измеряемой поверхности.
• Min — минимальное значение температуры.
• Avg — среднее значение температуры.
• Gif — разница между измеренными температурами.
• Lol — нижний предел, при достижении которого сработает звуковой сигнал.
• Hol — верхний предел, аналогично активирует звуковой сигнал.

Установка коэффициента эмиссии

Определите, какой материал имеет поверхность, температуру которой планируете измерить, и обратитесь к таблице, чтобы установить необходимый коэффициент эмиссии для пирометра (таблица обычно идет в комплекте с устройством).

Коэффициент эмиссии можно установить на большинстве инфракрасных пирометров. Для этого нажмите на дисплее кнопку Ems и выберите нужное значение с помощью стрелочных кнопок.

Коэффициенты эмиссии для различных материалов

Материал	Коэффициент эмиссии	Материал	Коэффициент эмиссии
асбест	0,95	окисленная сталь	0,8–0,9
асфальт	0,90–0,98	окисленное железо	0,78–0,82
бетон	0,70–0,75	окисленный алюминий	0,7–0,8
бумага	0,8–0,94	окисленный цинк	0,1
вода	0,92–0,98	оцинкованное железо	0,3
гипс	0,89–0,91	песок	0,8–0,9
каучук	0,90–0,98	пластиковая пленка	0,5–0,95
кварц	0,90	пластмасса	0,8–0,95
керамика	0,9–0,94	полированная нержавеющая сталь	0,1
керамическое стекло	0,85–0,95	полированное золото	0,1
кожа	0,75–0,80	полированное серебро	0,1
краска	0,9–0,98	полированный алюминий	0,1
красный кирпич	0,75–0,90	полированный хром	0,1
лед	0,96–0,98	полированный чугун	0,2
мрамор	0,90–0,94	почва	0,85–0,96
окисленная медь	0,7–0,8	стекло	0,9–0,95

Например, для полированной кастрюли из нержавеющей стали нужно установить коэффициент эмиссии 0,1, а для стены из красного кирпича — в диапазоне 0,75–0,9.

Определяем максимальное расстояние

Представьте, что вы включили фонарик. Чем ближе он к стене, тем меньшую область освещает, а чем дальше, тем больше становится площадь. Принцип работы пирометра аналогичен: чем дальше вы находитесь от объекта, тем шире становится охваченное пространство. Если отдалиться слишком сильно, в поле зрения прибора могут оказаться предметы с иной температурой, что сделает измерения неточными.

Чтобы установить максимальное расстояние для корректного измерения, необходимо знать габариты объекта и оптическое разрешение пирометра, которое обычно указано на дисплее в виде двух чисел с двоеточием, например, 12:1.

Для вычисления расстояния до объекта используется формула:
L = S * оптическое разрешение,
где L — расстояние до объекта, S — диаметр (если объект круглый) или ширина (если прямоугольный).

Пример расположения объектов для измерения температуры

Допустим, вам нужно измерить температуру алюминиевой дверной ручки с диаметром 10 см. Оптическое разрешение пирометра составляет 12:1. Максимально допустимое расстояние будет равно 120 см: L = 10 * 12 = 120. Можно подойти ближе — это не повлияет на результат, но отдаляться нельзя, иначе в поле зрения прибора попадет сама дверь, и показания будут искажены.

Для пирометра с лазерным указателем вычисления не требуются. Достаточно навести лазерный луч на цель и убедиться, что она больше диаметра пятна лазера. Чтобы достичь максимальной точности измерений, старайтесь, чтобы пятно лазера было примерно в два раза меньше целевого объекта. Для этого аккуратно приближайте пирометр, пока не получите необходимые данные.

Измерение температуры

После того как вы установите прибор на положительном расстоянии от объекта, просто нажмите курок и удерживайте его, пока показания на дисплее не стабилизируются. Как только пирометр вычислит корректную температуру, значение на дисплее остановится.

Как избежать ошибок

Избегайте проведения измерений через стекло, пар или пыль: любые субъекты (жидкости, газы или твердые тела), которые могут оказаться на пути инфракрасного луча, вызовут искажения в данных измерений.

Увеличьте коэффициент эмиссии. Этот метод подходит исключительно для измерения температуры металлических предметов, таких как кастрюли, чайники, печи или провода. Для этого достаточно наклеить на небольшую область поверхности объекта малярный скотч или изоленту — благодаря их матовой текстуре коэффициент эмиссии возрастет с 0,7 до 0,95.

Как выбрать ИК-пирометр

При покупке пирометра уделите внимание оптическому разрешению, уровню погрешности, а также наличию автоматического отключения, возможностям регулировки коэффициента эмиссии и встроенному гигрометру.

ИК-пирометр с лазерной указкой. Источник: petrovich.ru

Оптическое разрешение

Это показатель, который указывает максимальное расстояние, на котором вы можете находиться от объекта измерения. В зависимости от устройства, оптическое разрешение варьируется от 2:1 до 600:1. Для бытовых нужд подойдут модели с низким оптическим разрешением. Наилучшее значение для использования — 10:1.

Уровень погрешности

Как правило, погрешность пирометра колеблется в пределах 0,1–0,2 °C. Если вам требуется предельно точное значение, выбирайте прибор с наименьшей погрешностью.

Сергей Помазан

При бесконтактном измерении температуры блестящих поверхностей часто наблюдается значительная погрешность из-за выраженного преломления инфракрасных лучей. Если вы собираетесь работать с такими материалами, рекомендуется либо выбрать пирометр с термопарой, либо приобрести её отдельно. Термопара — это устройство, которое подключается к пирометру для проведения контактного измерения температуры.

Функция автоматического отключения

Большинство моделей пирометров оснащены этой возможностью. В среднем устройство автоматически отключается через 10–15 секунд после завершения работы, но существуют модели, которые могут работать до минуты. Если вы собираетесь использовать прибор дома и измерять температуру на небольших расстояниях, лучше выбрать модель с таймером в 10 секунд. Такая система помогает экономить заряд батарей и продлевает их срок службы.

Регулировка коэффициента эмиссии

В стандартных пирометрах диапазон значений коэффициента эмиссии колеблется от 0,7 до 0,95. Тем не менее, для более точной оценки температуры важно настроить коэффициент излучения, соответствующий измеряемой поверхности. В устройствах с данной функцией коэффициент можно изменять в диапазоне от 0,01 до 1.

Встроенный гигрометр

Эта функция полезна для людей с заболеваниями легких. Измерение уровня влажности в помещении поможет определить, необходимо ли в квартире устанавливать увлажнитель воздуха и как часто следует проветривать комнату.

Пирометр с встроенным гигрометром

Резюме

С помощью пирометра можно легко измерять температуру в системах отопления, водоснабжения, электросетях, а также электронных устройствах, а также находить места утечек тепла в доме. Если вы планируете использовать пирометр исключительно для домашнего использования, выбирайте стандартные модели с оптическим разрешением в диапазоне 10:1–12:1 и максимальным коэффициентом эмиссии 0,95. Бытовые электроприборы не предъявляют сложных требований к измерениям, поэтому любой пирометр сможет определить их температуру.

Видео:

Для чего нужен пирометр и как правильно измерять им температуру