РСК-МЕТАЛЛ

Для расчета плотности излучения в заданном спектральном интервале применяют закон Планка, который является основным и наиболее общим законом в теории теплового излучения:

где ε — излучательная способность, С1 и С2 — первая и вторая постоянные Планка, λ — длина волны, Т — температура. Объект, полностью поглощающий падающее на него излучение, обладает наибольшей излучательной способностью ε=1 и называется «абсолютно черным телом» (АЧТ). Реальные объекты имеют излучательную способность меньше 1 и, следовательно, излучают меньше энергии. Проблема заключается в том, что для большинства реальных объектов излучательная способность зависит от температуры и длины волны, т.е. ε=f (λ, T), а также от многих других факторов — материала и фор_ мы объекта, состояния поверхности, наличия оксидной плен_ ки, конденсата влаги и т.п. (рис. 1).

Дерево, пластик, органические материалы, камень, графит имеют излучательную способность около 0,8—0,95, в противоположность им излучательная способность металлов может изменяться в очень широких пределах, зависит от температуры и длины волны. Поверхность расплавленного металла образует гладкое зеркало, излучательная способность которого может быть менее 0,1, а излучательная способность плавающего на поверхности шлака может достигать значений 0,9-0,95. Для корректного измерения температуры необходимо точно указать пирометру излучательную способность объекта, для определения которой можно воспользоваться справочными данными либо некоторыми практическими методами.

Между пирометром и объектом не должно быть препятствий, непрозрачных в рабочей области спектра пирометра, в противном случае, в результате уменьшения потока излучения, показания пирометра будут занижены. Объект измерения, напротив, должен быть непрозрачным в данной области спектра.

Значительные погрешности возникают также при загрязнении поверхностей оптической системы пирометра, что приводит к необходимости их периодической очистки, или, в особо тяжелых условиях, к непрерывному обдуву чистым воздухом.

Оптическая система формирует поле зрения пирометра — область пространства, в пределах которой производится измерение температуры. Для корректного проведения измерений необходимо чтобы объект полностью перекрывал поле зрения. В противном случае, во-первых, поток теплового излучения попадающий на приемник (датчик) пирометра от объекта измерения уменьшится пропорционально сокращению перекрываемой объектом площади, во-вторых, на приемник будет попадать излучение заднего фона (объектов, расположенных за объектом измерения).

В качестве параметра, определяющего диаметр поля зрения пирометра, обычно используют «показатель визирования» η, равный отношению диаметра поля зрения к расстоянию до точки измерения.

Наиболее точно рассчитать диаметр поля зрения возможно при использовании диаграммы поля зрения пирометра, на которой приводится диаметр (или радиус) поля зрения в зависимости от расстояния до объекта измерения.

Пирометром может быть измерена только температура поверхности объекта, измерение температуры внутри объекта возможно лишь путем нарушения его целостности (что справедливо и для контактных средств измерения).

Для настройки и поверки пирометров необходимо использовать модели АЧТ, излучательная способность которых близка к единице и определена с высокой точностью.
Рассмотрим модели пирометров, выпускаемые Омском ОАО НПП «Эталон».

ПРЕЦИЗИОННЫЕ ПИРОМЕТРЫ СЕРИИ ПД-4

Прецизионные стационарные пирометры серии ПД-4 благодаря высокому оптическому разрешению обеспечивают возможность измерения температуры малых объектов, высокоскоростной процессор позволяет обрабатывать и передавать на ПЭВМ и токовый выход до 50 измерений в секунду. Оптическая система наведения позволяет наблюдать область измерения температуры на фоне объекта контроля.
В пирометрах серии ПД-4 предусмотрено:

• изменяемое фокусное расстояние;
• изменение скорости измерений от 1 до 50 изм./c;
• программируемый цифровой фильтр;
• одновременный аналоговый и цифровой выходы;
• связь с ПЭВМ по интерфейсу RS-232 с гальванической развязкой;
• токовый выход с программируемым диапазоном температур и режимами тока 0-5, 0-20 и 4-20 мА;
• сигнализация обрыва токового выхода (5 В, 20 мА);
• два программируемых выходных ключа (5 В, 20 мА); g контроль температуры корпуса прибора.

Питание пирометра осуществляется от входящего в комплект поставки источника постоянного тока 18 В, 600 мА.

Модификации прибора ПД-4-03, ПД-4-04 и ПД-4-06 предназначены для высокоточного измерения температуры в полостях образцовых излучателей типа моделей АЧТ, ампул реперных точек, поверки рабочих пирометрических средств. В пирометры устанавливаются интерференционные фильтры для обеспечения λэфф = 656,3 + 10 нм и λэфф = 950 + 10 нм. Модификация пирометра ПД_4_06 отличается более сложной схемой оптического тракта, в которую дополнительно устанавливаются оптические элементы для обеспечения параллельности хода лучей через интерференционный фильтр.

Входящее в комплект поставки программное обеспечение Piro Visual, совместимое с Windows 95/98/XP, позволяет:

• идентифицировать пирометр;
• отображать текущее, минимальное и максимальное значение температуры;
• задавать коэффициент коррекции излучательной способности;
• сигнализировать о неисправности прибора или выходе параметров за допустимые значения;
• производить визуализацию измерений в виде графика в режиме реального времени;
• вести непрерывную запись измерений в файл на жестком диске;
• выводить графики или их фрагменты на принтер;
• настраивать цифровой фильтр и быстродействие;
• настраивать токовый выход;
• проводить калибровку пирометра.