Як вибрати пірометр
Пірометром можна за секунду виміряти температуру там, де звичайним термометром не дотягнутися або небезпечно торкатися (наприклад, температуру розжареної конфорки, радіатора під стелею, підшипника працюючого двигуна чи дека в духовці). Але щоб цифра на екрані була правдивою, по-перше, прилад треба підібрати під завдання, по-друге, слід розуміти кілька ключових параметрів, від яких залежить точність вимірювання.
Пірометр (інфрачервоний термометр) – це прилад для безконтактного (дистанційного) вимірювання температури поверхні різних тіл. Принцип дії заснований на вимірюванні потужності теплового випромінювання від об'єкта, переважно в інфрачервоному діапазоні.
Обираючи інфрачервоний пірометр, варто обов'язково звернути увагу на такі його характеристики:
- тип пірометра;
- діапазон вимірюваних температур;
- коефіцієнт емісії;
- співвідношення D:S;
- наявність і тип лазерного цілевказівника;
- наявність термопари.
Тип пірометра
Насамперед потрібно визначитися, для чого потрібний пірометр – температуру яких тіл ви вимірюватимете. Якщо треба вимірювати температуру тіла людини, підійде тільки медичний пірометр, оскільки він має малу похибку саме в діапазоні від 35 до 42°C. Якщо ж вимірювати температуру людини не потрібно – тоді вистачить «звичайного» інфрачервоного пірометра.
Нижче на фото – приклад вимірювання температури людини медичним Flus IR-805 і «звичайним» Flus IR-801H. Як видно, показання звичайного пірометра занижені.
Діапазон вимірюваних температур
Пірометр повинен мати відповідний діапазон температур. У побуті зазвичай достатньо максимальної температури близько 500°C, але краще брати прилад із запасом – до 1000°C. Для виробничих потреб і розплавів потрібен професійний пірометр із максимальною температурою понад 1000°C.
Нижче на фото – вимірювання гарячої конфорки низькотемпературним Flus IR-810 (максимум 330°C) і більш високотемпературним Flus IR-806 (максимум 650°C). Видно, що низькотемпературний пірометр не може визначити температуру, бо конфорка гарячіша за його діапазон вимірювання.
Коефіцієнт емісії
Це поправочний коефіцієнт, який враховує те, що різні поверхні по-різному випромінюють в інфрачервоному спектрі. Неправильно виставлений коефіцієнт емісії вносить найбільшу похибку у результат вимірювання пірометром. Бувають пірометри з фіксованим (незмінним) коефіцієнтом 0.95 – він підходить для більшості матових поверхонь: пластику, дерева, фарби, бетону, харчових продуктів. І бувають зі змінним коефіцієнтом (як правило, від 0.1 до 1) – вони дозволяють точно вимірювати температуру ще й блискучих поверхонь з низькою емісією. Наприклад, для окисленого алюмінію коефіцієнт встановлюють близько 0.20, для нержавіючої сталі – 0.1-0.3. Правило просте: що нижча емісія поверхні, то сильніше вона «дзеркалить» і без корекції пірометр покаже хибну (зазвичай занижену) температуру.
Практична порада. Щоб виміряти температуру блискучої металевої поверхні пірометром з фіксованим коефіцієнтом емісії, наклейте на цю поверхню шматочок матової ізоленти або нанесіть матову фарбу (за умови, що температура поверхні дозволяє це зробити) й наведіть прилад на цю ділянку – вона матиме емісію близько 0.95.
Окремий випадок – поверхня рідини. Сама по собі вода має високу емісію (близько 0.95), проте виміряти температуру киплячої води в каструлі буває складно з інших причин. Гладенька поверхня води відбиває прохолодніші стелю й стіни, тонкий поверхневий шар охолоджується випаровуванням, а пара розсіює випромінювання. Через це навіть за правильних 0.95 пірометр може занижувати показ. Тому на практиці коефіцієнт емісії інколи трохи зменшують, щоб «підтягнути» результат до реальних 100°C (як на фото нижче).
Співвідношення D:S
Це оптична роздільна здатність пірометра – відношення відстані D (distance) між пірометром і поверхнею до діаметра плями S (spot), з якої знімаються показання. Діаметр S залежить від відстані: що далі прилад від поверхні, то більша пляма. Наприклад, пірометр із D:S 12:1 на відстані 5 метрів знімає показання з плями діаметром 42 см (1/12 × 5 м = 0,42 м), а пірометр із D:S 50:1 – з плями діаметром лише 10 см (1/50 × 5 м = 0,10 м), тобто точніше. Для комфортного вимірювання вдома рекомендується співвідношення D:S не гірше 12:1, а краще 30:1. Для промислового використання потрібне 50:1 і вище.
Нижче на фото – вимірювання емальованої каструлі з однакової відстані (3 метри), але різними пірометрами: D:S 50:1 (Flus IR-861) і 12:1 (Flus IR-826). Коефіцієнти емісії однакові (0.95), у каструлі кипить вода, температура 100°C. Як видно, у другого пірометра показ значно нижчий за 100°C, хоча його лазер і вказує на центр каструлі. Чому? Бо на такій відстані область, з якої він знімає показання, вже більша за саму каструлю і прилад «захоплює» частину холоднішої стіни.
Наявність і тип лазерного цілевказівника
Лазерний цілевказівник – це червоний світловий промінь, який візуально вказує однією, двома, чотирма або більшою кількістю точок місце, з якого знімаються температурні показання. Що більше точок, то точніше можна визначити межі області вимірювання.
Нижче на фото – приклад багатоточкового цілевказівника в пірометрі Flus IR-829. Чітко видно, що показання знімаються тільки з поверхні каструлі, у якій кипить вода.
Наявність термопари (для пірометрів зі змінним коефіцієнтом емісії)
Термопара – це пара провідників із різних металів, з'єднаних на двох кінцях. При нагріванні одного кінця виникає термоелектричний ефект – електрорушійна сила (термо-ЕРС), яку можна інтерпретувати як температуру нагрівання.
Хоча термопара не є невід'ємною частиною пірометра, її наявність буває корисною, коли вимірювання пірометром неможливе (наприклад, треба виміряти температуру в закритому боксі чи інкубаторі) або коли поверхня має невідомий коефіцієнт емісії. Вимірявши температуру одночасно пірометром і термопарою, результати можна порівняти. У разі розбіжності коефіцієнт емісії в пірометрі коригують доти, доки показання не співпадуть, – і таким чином визначають цей невідомий коефіцієнт.
Нижче на фото – визначення коефіцієнта емісії для сталевої каструлі за допомогою пірометра з термопарою Flus IR-820. Значення температури від термопари й пірометра практично збігаються, тобто коефіцієнт емісії 0.95 для цієї поверхні підходить.
