+38 (044) 599-10-11 +38 (097) 559-01-01 +38 (095) 559-01-01
Пн–Пт: 09:00–19:00,
Сб, Вс: 11:00–18:00
Офіс: Пн–Пт: 09:30–16:30
На сайті цілодобово
Популярні пости
Як виміряти кислотність грунту - ph землі
Про те як виміряти кислотність грунту, про водневий показник пш, про переваги і недоліки методів визначення PH землі, читайте в нашій статті...
29 Лютого 2016 3325
Застосування і принцип роботи рефрактометра
Розрахувати миттєво концентрацію розчиненої речовини в розчині за допомогою світла, без лабораторного аналізу ? Фантастика !  Розглянемо принцип ...
07 Лютого 2016 1339
Ультразвуковий відлякувач гризунів - беззвучна артилерія проти мишей і крис
Як позбутися від спритних мишей, агресивних щурів, якщо полчища гризунів атакують? Допоможе невидимий, нечутний, але ефективний ультразвук - електронн...
04 Липня 2016 1284

Повірка пірометра - довіряй, але повіряй !

Повірка пірометра необхідна для підтвердження заводської точності, для подальшого проведення безконтактного вимірювання температури протягом усього терміну служби інфрачервоного термометра з похибкою, що не перевищує паспортних даних.

Повірка пірометра - загальні положення

“Наука починається з тих пір, як починають вимірювати. Точна наука немислима без міри” - згадуються слова великого вченого Д.І. Менделєєва.
Все вірно, але ось з якою точністю вимірювати температуру? Насамперед, ще на етапі підбору ІЧ термометра, в першу чергу ми звертаємо увагу на діапазон виміру. У другу чергу на точність. Причому похибка цікавить в різному ступені категорії покупців. Візьмемо інфрачервоний термометр, що купується для виробничих потреб. Похибка пірометра - тільки один з елементів системи контролю якості готової продукції. Але як мовиться у відомій приказці про ланки ланцюга - де тонко, там і рветься, і не хотілося б, щоб цією ланкою став безконтактний термометр. При дистанційних вимірах на похибку вимірювань температури впливає як мінімум десяток факторів. Більш того, незважаючи на всі досягнення сучасної пірометрії, до сих пір немає можливості абсолютно точно безконтактно виміряти температуру з точністю до градуса для так званих сірих тіл, унаслідок надзвичайної складності для встановлення точного значення коефіцієнта випромінювання, особливо якщо це стосується металів, сплавів, відбивна здатність яких залежить від хімічного складу, ступеня механічної обробки, оксидів на поверхні, довжини хвилі пірометра, температури, паразитного теплового випромінювання від сусідніх об'єктів, загазованості, пилу і пари в повітрі. І це далеко не повний перелік.
Але сьогодні розмова піде про початкову метрологічну процедуру - повірку пірометра, а не про тонкощі вимірювання температури в процесі експлуатації пірометрів.

Перевірка пірометра проводиться, якщо на ній наполягає клієнт.

Чи всі пірометри повіряются? Що дає повірка пірометра?
Припустимо ми вирішили купити пірометр, дивимося в інтернеті перелік організацій, що надають послуги з повірки вимірювальних приладів, направляємо їм поштою ІЧ термометр, оплачуємо послуги і чекаємо результатів.
У зв'язку з цим акцентуємо увагу на кількох моментах.

  1. Зазначена на сайті інтернет-магазину на пірометр ціна не включає послуги з повірки інфрачервоного термометра. Якщо, звичайно, не зроблена спеціальна позначка такого типу, наприклад: “у вартість входить повірка пірометра" або ”акція - повірка пірометрів ”безкоштовно”. Але це швидше виняток з правил і маркетинговий хід, причому далеко не завжди виправданий з тієї причини, що пірометри купують не тільки юридичні особи для дистанційного контролю температури відповідальних технологічних процесів, а й приватні особи, яким повірка пірометра просто не потрібна. Їм не важливо, відхилення становить 3% або 5% - для безлічі завдань, які зустрічаються в побуті, абсолютно не має значення, висвічується на дисплеї пірометра - 202 або 212 градусів. А значить, повірки пірометра такі покупці не потребують, і платити за метрологічну процедуру вони не мають не найменшого бажання. Причому сума за повірку пірометра може досягати вартості самого ІЧ термометра. Правда це стосується відносно недорогих приладів для вимірювання температури.
    Повірка пірометра - ціни Як видно з орієнтовного прайса, чим ширше діапазон температури, тим більше ціна за повірку пирометра. Це може бути пов'язано зі збільшенням контрольних точок, в яких повіряєтся ІЧ термометр, а отже зі зростанням трудовитрат, а також з амортизацією використовуваного для повірки обладнання. Чим вище клас інфрачервоного термометра, більше коефіцієнт візування, діапазон вимірюваних температур, а вже тим більше якщо це пирометр – реєстратор з портом USB або зовсім вже рідкісний дистанційний термометр з картою пам'яті, то на такий пірометр ціна зросте настільки, що перевірка пірометра може скласти всього 5-10% від вартості.
    Повірка пірометра оплачується окремо.
  2. В чому полягає суть повірки пірометра? Виробник контрольно-вимірювальних приладів, якщо мова йде про безконтакті термометри, гарантує відхилення температури від істинного значення в межах не більш ніж похибка, зазначена в технічних характеристиках. Компанія, що надає послуги з повірки пірометрів, якраз і перевіряє, щоб заяви виробника не розходилися з реальністю. Повірочна процедура проводиться на каліброваному високоточному обладнанні від всесвітньо відомих торгових марок, включаючи модель абсолютно чорного тіла, рідинний термостат, прецизійний цифровий термометр, про що мова піде нижче.
    іжповірочний інтервал встановлюється рішенням науково-технічної комісії з метрології Держспоживстандарту України та зазвичай становить 1 рік. У більшості випадків і гарантія поширюється на той же період. Але поврка пірометрів і гарантія - різні речі. Хоча зрідка задають і таке питання. Гарантія надається за умови дотримання правил експлуатації, тоді похибка безконтактного вимірювання температури буде відповідати заявленим даними. Так навіщо ж тоді робити повірку пірометра, якщо точність пірометра і так має бути забезпечена виробником і входить в умови гарантії? Коли продавець відправляє замовнику прилад, звичайно він відповідає за кожен проданий безконтактний термометр, але звернемося наприклад в галузь автомобілебудування. Просто ця тема ближча більшості населення. Напевно всім відомі випадки, коли автомобілі навіть від всесвітньо відомих брендів відзивались десятками тисяч назад на завод для усунення несправностей, виявлених у процесі експлуатації. Все передбачити неможливо і виявити на етапі заводського контролю. Або педаль западає або гальмівний шланг порветься. Наприклад в одну зі змін надійшли неякісні комплектуючі та партія не якісних авто відправлена для продажу з недоліками, які не виявляються при стандартних процедурах контролю якості.
    Повірка пірометра - це довіра. При покупці інфрачервоного термометра без повірки, покупець довіряє виробнику і починає вимірювати в повній впевненості, що похибка не перевищить заданих значень. У переважній більшості випадків це так і відбувається. Але стверджувати, що це саме так на 100%, він не може. Для цього необхідний комплект спеціалізованого і не дешевого високоточного обладнання, затверджена методика і досвід для проведення повірки пірометрів. Ні першого, ні другого, ні третього у покупця немає. Більш того, необхідно чітко собі уявляти, що повірка пірометра має на увазі, як зазначалося вище, тільки контроль відповідності заявленої похибки реальній, отриманій в результаті перевірочних процедур.
    Якщо в ході експлуатації, невірно встановлений коефіцієнт емісії або інші настройки, або ІЧ термометр отримав пошкодження або лінза покрилася пилом, то апеляції, що “у мене повірено пірометр, а температуру показує неправильно" не будуть прийняті до розгляду. Це не є функція повірки. Розглянемо 2 метрологічних терміна.
    Вимірювання - відображення фізичних величин за допомогою експерименту та обчислень із застосуванням технічних засобів.
    Методика виконання вимірювань - сукупність правил і процедур, виконання яких забезпечує одержання результатів вимірювань з необхідною точністю.
    Так ось, якщо в процесі безконтактного вимірювання температури, як втім і контактного, якщо використовується пірометр - термометр з термопарою, допущені порушення в методиці вимірювання температури або вимірювальний прилад став непридатним, повірка пірометра тут зовсім ні до чого.
    Процедуру перевірки можна порівняти з діями нотаріуса. Приходить клієнт, просить виписати довіреність на його авто на іншу людину. Нотаріус же не перевіряє, в якому стані автомобіль, взагалі на ходу він чи ні. Може авто завтра потрапить в аварію. Але це все буде потім. Нотаріус засвідчує тільки ФАКТ. Тут і зараз. Так і повірка пірометра - встановлюється тільки факт точності, гарантованої виробником. І можливо тільки два варіанти - пірометр або проходить перевірку чи ні. Відповідність заявленим характеристикам підтверджується чи ні. Правда є і третій, “страхувальний” варіант - калібрування, але це окрема тема, хоча про це ми теж розповімо.
    Повірка пірометра - це контроль відповідності технічних параметрів, гарантованих виробником, реальним при використанні затвердженої методики та спеціалізованого прецизійного обладнання.

Державний реєстр і метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки

Наведемо ще кілька термінів з галузі метрології, і вивчимо необхідну нормативну базу, перш ніж безпосередньо перейдемо до методики повірки пірометрів.
Засоб вимірювальної техніки - технічний засіб, який застосовується під час вимірювань і має нормативні метрологічні характеристики.
Робочий еталон - еталон, призначений для повірки та калібрування засобів вимірювальної техніки.
Повірка засобів вимірювальної техніки - визначення придатності засобів вимірювальної техніки, на які поширюється державний стандарт і державний метрологічний нагляд, до яких він застосовується на основі результатів контролю їх метрологічних характеристик.
Калібрування засобів вимірювальної техніки - визначення в певних умовах або контроль метрологічних характеристик засобів вимірювальної техніки, на які не поширюється державний метрологічний нагляд.
Калібрування все частіше замінює застаріле поняття градуювання. Втім, вони взаємозамінні, якщо в ці поняття вкладається правильний сенс.
Згідно Положення про Державний реєстр засобів вимірювальної техніки, затвердженого Наказом Держспоживстандарту України від 22.08.2005 N 218 (далі - Положення), зазначений документ регламентує порядок ведення Реєстру, порядок внесення до Реєстру засобів вимірювальної техніки і поширюється на:

  • спеціально уповноважений орган державної влади у сфері метрології;
  • підприємства, організації всіх форм власності, що виробляють на території України контрольно-вимірювальні прилади;
  • СПД - фізичні особи;
  • виробники (експортери) іноземних держав.

Інтеграція України в світове співтовариство не обійшла і галузь вимірювальної техніки. Реалізовувати на території нашої держави можна як імпортні вимірювальні прилади, так і вітчизняного виробництва. Продавати ж можна, але що дає включення в реєстр? Включення до реєстру і повірка пірометра - як вони пов'язані ?
Але спочатку трохи тез з приводу реєстру засобів вимірювальної техніки (далі - ЗВТ).
Цей документ складається з розділів. Контрольно-вимірювальні прилади згруповані за видом вимірюваних фізичних величин. Їх досить багато, але ми говоримо про пірометри, тому нас цікавить розділ ”температурні і теплофізичні вимірювання”.
Реєстр являє собою таблицю і складається з наступних стовпців:

  • номер в Держреєстрі;
  • найменування ЗВТ;
  • тип ЗВТ;
  • виробник ЗВТ;
  • код вимірювання.

Чого тільки немає в цьому розділі ! Тут і скляні термометри і перетворювачі термоелектричні та лічильники тепла і термометри контактні цифрові і вимірники теплопровідності і навіть ”вимірювач цифровий” і “прилад реєструючий”. Що перший вимірює, а другий реєструє? Не зрозуміло. Але мова зараз все-таки про інфрачервоні термометри, хоча і з ними однаковості в назвах немає.
Безконтактні термометри в реєстрі чомусь називаються по-різному. Можна зустріти і просто “пірометри” і “пірометри інфрачервоні” і ІЧ-пірометри і “термометри інфрачервоні” і “пірометри часткового випромінювання”.

Пірометри з повіркою в Державному реєстрі засобів вимірювальної техніки

Зрозуміло, що це одні і ті ж безконтактні термометри, але все-таки різнобій ...
Мабуть, метрологічний орган записує так, як вказує виробник, з урахуванням конструктивних особливостей і області застосування.
Тепер розберемося з включенням до реєстру і з повіркою пірометрів.
Чи не все одно включений термометр інфрачервоний безконтактний в реєстр чи ні ? Головне щоб пірометр пройшов перевірку? І так і ні. Положення чітко говорить: ”відсутність засобів вимірювальної техніки в Державному реєстрі не може бути підставою для заборони використання цих засобів на території України”. Але далі йде важливе доповнення: ”за умови підтвердження нормованих метрологічних характеристик і здатності цих засобів до використання шляхом здійснення їх державної реєстрації”.
Державний реєстр призначений для державної реєстрації типів ЗВТ, допущених до серійного виробництва в Україні або завезені партіями з -за кордону.
Висновок - пірометр в реєстрі може і не бути, якщо тільки пристрій не передбачається виробляти на виробничих потужностях на території України або не буде поставок партіями.
І повірку пірометр проходить тільки тоді, якщо є бажання покупця, щоб мати офіційне підтвердження його точності, але для цього прилад не обов'язково включати до реєстру.
Тобто можливі три варіанти:

  • без повірки;
  • з повіркою;
  • з включенням до реєстру.

Повірка пірометра та калібрування

Повірка інфрачервоного термометра проводиться в терміни до 7 днів. До пірометру, що повіряється, додаються копії супровідних документів:

  • назва і марка вимірювального приладу;
  • серійні номери пірометрів;
  • результати попередньої перевірки (якщо проводилась);
  • назва і адреса організації, яка замовляє перевірку пірометрів.

Перевірочні процедури включають ряд строго регламентованих послідовних етапів при температурі навколишнього повітря 23~25°С і вологості 30~80%.

  1. Зовнішній огляд.
    Цей пункт мало чим відрізняється від численних відео в інтернеті, після розпакування ІЧ термометра. Взяти в руки, перевірити на відсутність видимих пошкоджень, подивитися, щоб лінза не тріснула, дисплей був цілим, в наявності були всі кнопки і курок на місці. Це етап перевірки пірометра на щастя може виконати будь-який клієнт, після довго вибору, який вирішив пірометр купити, і особисто або отримавши посилку на пошті, затамувавши подих, розкриває довгоочікувану коробочку, ще пахне заводським запахом. Втім і наступний пункт перевірки інфрачервоного термометра теж зробити під силу звичайному користувачеві.
  2. Випробування в експлуатації.
    Вставити джерело живлення в термометр інфрачервоний. Подивитися як світиться дисплей. Навести лазерний покажчик, натиснути на курок. Загалом, звичайні процедури, але в методиці повірки пірометрів зазначено, що виконати всі процедури відповідно до керівництва по експлуатації. Так що по повній програмі необхідно випробувати всі можливості, на які розрахований ІЧ термометр.
  3. Визначення похибки вимірювань температури пірометром безконтактним методом.
    А ось в цьому пункті потрібна і апаратура і теоретичні знання і практичний досвід. Компанія, яка виконує повірку пірометрів, бере за свої послуги гроші і дорожить репутацією. Тому ніякої самодіяльності і помилок бути не повинно. Адже це сфера надання послуг і сарафанне радіо може як привести нових клієнтів, так і відправити в не буття. Більш того за порушення правил і умов повірки керівники підприємств несуть відповідальність відповідно до законодавства.
    Це цікавий розділ, внутрішня кухня повірки пірометрів. Але найпривабливіше звичайно в апаратурі для повірки.
    Безконтактний термометр поверяется по моделі абсолютного чорного тіла, що входить в комплект інструментарію компаній, що надають послуги з повірки пірометрів.
    Джерела випромінювання в вигляді моделі абсолютного чорного тіла.
    Чому моделі ? Абсолютна чорне тіло (АЧТ) має коефіцієнт випромінювання, що дорівнює одиниці, чого досягти неможливо, як і температури абсолютного нуля. Чуть-чуть, а не вистачає. Втім, на це можна закрити очі, якщо ознайомитися з характеристиками цього робочого еталона для повірки пірометрів.
    “Чорні тіла” (не плутати з корінними жителями Африки) випускаються на різні інтервали температур, що логічно - інфрачервоні термометри також діляться на низькотемпературні, середньотемпературні і високотемпературні. Так що при перевірці пірометрів АЧТ має бути кілька - на всі можливі діапазони. Розглянемо одне з них - модель M340 виробництва Mikron Instruments Co (США).
    Модель чорного тіла M340 Mikron Instruments
    Прилад призначений для повірки та калібрування в діапазоні температур -20~+50°С:
    • інфрачервоних термометрів;
    • вимірників теплового потоку;
    • радіометрів;
    • спектрографічних аналізаторів;
    • систем формування інфрачервоного зображення.

    Технічні характеристики абсолютного чорного тіла M340 Mikron:

    Характеристики штучного чорного тіла для повірки пірометрів
    Акцентуємо увагу на коефіцієнті випромінювання - без однієї сотої одиниця. Язик не повернеться назвати АЧТ лише моделлю. Вже дуже близький коефіцієнт теплового випромінювання до ідеального, причому похибка в плюс становить всього “0.005”, а в мінус взагалі відсутня. Втім по-іншому не можна - повірка пірометра серйозна справа.
    Також звернемо увагу на діаметр апертури - 51 мм. Від цього залежить відстань, на який наближається інфрачервоний пірометр і показник оптичного візування.
    Іншими словами, апертура - це розмір віконця, через яке виходить тепловий потік для повірки пірометра.
    У приладі використовується термоелектричний пристрій для нагрівання/охолодження АЧТ з точністю до 0.1 °С. Цікаво, що може бути досягнута температури і в негативній області шкали Цельсія. З іншого боку це нагальна метрологічна необхідність - пірометри в абсолютній більшості розраховані на вимір не тільки високих, але і низьких температур.
    І останній показник, на який звернемо увагу, час стабілізації температури, що не перевищує до 10 хвилин. Після прогріву і контролю температури на цифровому дисплеї АЧТ, можна починати перевірку пірометра.
    Слід зазначити, що саме АЧТ має бути повірено.
    Наступний пристрій - класичний прилад для оснащення лабораторій при підігріві реактивів: рідинний термостат або в просторіччі так звана водяна баня. Тільки це термостат з настільки вражаючими характеристиками, що більшість його лабораторних  ”побратимів” заздрять йому білою заздрістю.
    Термостат рідинний FLUKE серії 6000 призначений для повірки промислових термоперетворівачів, включаючи скляні термометри.
    З водяною банею кожен стикався хоча би раз нас на кухні. Основна відмінність лабораторного рідинного термостата - відсутність безпосереднього контакту теплоносія і колби або іншої посудини.
    Температура водяної бані залежить від типу теплоносія. Якщо вода - максимум це точка кипіння. Якщо масло - кілька сотень градусів і т.д.
    Рідинний термостат для повірки пірометра
    Термостат FLUKE відрізняється неперевершеною точністю підтримки температури – точність до тисячних часток градуса ! Цього неможливо досягти без цифрового терморегулятора і постійного перемішування. Причому нормується навіть такий показник як градієнт температури по вертикалі і горизонталі.
    Технічні параметри термостата рідинного для повірки пірометрів
    Оскільки інфрачервоні термометри в усьому діапазоні дистанційного вимірювання температури володіють різною похибкою (як правило відхилення вище в нижній і верхній частині діапазону - в областях низьких або високих температур), повірка проводиться в декількох контрольних точках.
    Кожен ІЧ термометр, втім, як і будь-який інший вимірювальний прилад, володіє помилкою вимірювання або похибкою, вище якої показання вважаються недостовірними.
    Якщо планується купити пірометр, і проводиться аналіз технічних характеристик на сайті, більшість інфрачервоних термометрів мають відхиленнями в межах ±1°С, ±2°С, ±3°С.
    Припустимо є дистанційний термометр з похибкою безконтактного вимірювання температури при нагріванні об'єкта до 700 °С в межах ±2°С.
    Значить, на дисплеї може спостерігатися значення від 698 до 702°С. Питання причин виникнення похибок, частково розглядається нижче по тексту, але в частині повірки пірометра, важливо, щоб вказане в паспорті відхилення не перевищувало граничних меж.
    Якщо говорити строго з точки зору метрології при перевірці пірометрів додається похибка самого АЧТ, але вона настільки мала, що нею нехтують.
    Оптична лінза пірометра в обов'язковому порядку повинна бути ідеально очищена за допомогою спирту та тканини без ворсинок.
    АЧТ налаштовується на задану температуру і стабілізується за часом для нагріву або охолодження.
    Використовуючи керуючі кнопки, на ІЧ термометрі встановлюється коефіцієнт емісії, рівний 1.0. Якщо він буде нижче, ІЧ термометр буде завищувати показання.
    Термометр інфрачервоний необхідно наводити точно в центр дна АЧТ, оскільки стінки можуть бути більш гарячими. Але зробити це не так просто, якщо тримати безконтактний термометр у руці, тим більше, якщо доводиться проводити ряд вимірювань температур в декількох контрольних точках. Тому може використовуватися ряд допоміжних пристосувань, включаючи затискачі, поворотні столики з лімбом відліку кутового повороту з точністю до 1 градуса, регулюванням по висоті і оптичні рейки, для переміщення пірометра що перевіряється уздовж оптичної осі АЧТ.
    Допоміжне обладнання для повірки пірометра
    Лінза безконтактного термометра вловлює інфрачервоне випромінювання і свідчення відображаються на дисплеї.
    Вимірювання температури проводиться на дистанції, що забезпечує мінімальний діаметр поля зору пірометра.
    При цьому апертура АЧТ повинна перевищувати мінімальне поле зору пірометра.
    У кожній контрольній точці проводиться серія з декількох вимірювань, дані усереднюються і підраховується середнє значення.
    Далі розраховується відхилення за формулою:
    Повірка пірометра - розрахунок похибки при вимірюванні температури
    Повірка пірометра вважається пройденою, якщо відхилення у всьому діапазоні температур, не перевищують паспортних даних.
    Якщо хоча б в одній контрольній точці, похибка виходить за межі, проводиться ще одне повторне випробування.
    Якщо в ході повторного тесту, відхилення знову перевищить допустиме значення, повірка пірометра вважається не пройденою.
  4. Визначення похибки вимірювань температури пірометром контактним методом.
    Якщо термометр інфрачервоний додатково забезпечений контактним датчиком температури, повірка розширюється і на контактний метод вимірювання.
    Для цього в комплект апаратури включається прецизійний цифровий термометр, наприклад марки DTI-1000.
    Для перевірки пірометрів - прецизійний цифровий термометр
    Контактний термометр призначений для точного вимірювання температури. Вимірювальний прилад містить 2 незалежних вимірювальних каналу для контролю температури відразу в 2-х точках і вираховує різницю температур.
    Термометр цифровий DTI-1000 може використовуватися в якості робочого температурного еталону при перевірці пірометрів.
    Високу точність вимірювання температури гарантують заглибні платинові термометри опору і мікропроцесорний блок обробки отриманих даних.
    Технічні характеристики ціфрового термометра для повірки та калібрування пірометра
    Похибка інфрачервоного термометра, що повіряється, визначається методом порівняння показань пірометра з даними еталонного цифрового термометра.
    Контрольні вимірювання температури проводяться в декількох контрольних точках, включаючи нижню і верхню межа.
    Контактний датчик ІЧ термометра і погружной термощуп еталонного цифрового термометра занурюються в термостат, витримуються для встановлення стаціонарного теплового рівноваги, не менше 15 хвилин.
    Знімаються показання пірометра і термометра, заносяться в журнал спостережень, і розраховуються відхилення.
    Повірка пірометра - розрахунок відхилення
    Значення похибки не повинні перевищувати задані паспортні відхилення.
  5. Визначення показника візування безконтактного термометра.
    В предметної площині пірометра встановлюється АЧТ з випромінюючою поверхнею, що перекриває поле зору інфрачервоного пірометра з холодною маскою, яка створює систему отворів із змінним діаметром. Необхідно виходити з початкових умов:
    • розміри маски повинні забезпечити повне перекриття площини АЧТ, що випроміню;
    • коефіцієнт теплового випромінювання маски не повинен перевищувати 0.1;
    • відстань від передньої площини пірометра до поверхні, що випромінює АЧТ має забезпечувати мінімальний розмір поля зору інфрачервоного пірометра.

    На першому етапі дистанційне вимірювання температури проводиться при повністю відкритій масці (діаметр максимальний). Послідовно зменшуючи діаметр отвору, доходимо до моменту, коли значення температури почне відрізнятися на величину більш, ніж похибка пірометра для заданого діапазону температур (вказано в паспорті на ІЧ термометр).
    Повірка пірометра - перевірка показника візування
    Після цього, вимірюється відстань від об'єктива пірометра до поверхні, що випромінює АЧТ. Показник візування розраховується як відношення діаметра до виміряного відстаню і порівнюється зі значенням, зазначеним у технічних характеристиках.
    Сенс повірочної процедури показника візування полягає у фіксації моменту, коли на певній відстані, до теплового випромінювання, вловлюваного пірометром, почне додаватися “прохолодне” ІЧ випромінювання від холодної маски, що явно видно по дисплею, на якому стрибком зміниться температура. У цей момент і зіставляється діаметр і відстань до АЧТ.
    За великим рахунком, заради інтересу, і при наявності бажання, цей пункт перевірки можна виконати і в домашніх умовах, якщо в якості джерела інфрачервоного випромінювання взяти нагрівальний елемент - наприклад електроплитку, а перед нею встановити охолоджену пластину з круглим отвором. Головна умова - щоб різниця температур між ними була досить велика.
    Повільно переміщаючи ІЧ термометр вперед-назад, проводиться серія дослідів і виходить два числових ряду значень: “діаметр отвору” + “відстань до АЧТ”. Ряди можна звести в таблицю і побудувати просторову конусоподібну форму, яка в залежності від моделі дистанційного термометра, може відхилятися від конуса і взагалі мати досить складну форму.
    Звичайно, необхідно, щоб інфрачервоний термометр переміщався строго по осі, що проходить через центр отвору в холодній масці.
    Якщо в ході повірки пірометра у всіх контрольних точках, похибка вимірювання температури не перевищує паспортних значень, ІЧ термометр вважається таким, що пройшов повірку, придатним до експлуатації з видачею відповідного свідоцтва, допускається до експлуатації і вимірювальний прилад можна відправляти замовнику.
    В іншому випадку видається повідомлення про непридатність пірометра.

А як бути якщо знову ж при істинній температурі 700 °С, інфрачервоний термометр показує граничне відхилення не ± 2°С, а допустимо ±5 °С або навіть ± 10°С?
Перевірку такий дистанційний термометр не пройде. Відправляти в утиль? Зарано це робити. Оскільки передбачене калібрування пірометра. Образно кажучи це останній шанс, можливість для інфрачервоного термометра продовжити свою вимірювальну кар'єру.
Калібрування пірометра передбачає порівняння температури АЧТ з показаннями пірометра в контрольних точках і розрахунком поправок.
За результатами калібрування складається протокол. При подальшій експлуатації до результатів безконтактного вимірювання температури необхідно додавати або віднімати зазначені поправки - вони можуть бути як позитивними, так і негативними. Таким чином, вдається вийти на прийнятні показники. Простіше кажучи - калібрування це встановлення залежностей між істинною температурою і показаннями безконтактного термометра емпіричним шляхом.
Протокол калібрування пірометра
А як бути якщо температура потрапляє в інтервал між вимірами контрольними точками, адже проведення калібрування через кожен градус або тим більше через кожну десяту частку градуса утомливо і довго? На допомогу приходить математичний апарат інтерполяції, для опису функції за допомогою поліномів, що дозволяють обчислити будь проміжне значення.

Повірка пірометра не пройдена - що далі?

Уявімо собі ситуацію, що пірометр протестований і видається висновок, що інфрачервоний термометр не відповідає заявленим характеристикам. Хто повинен розбиратися в причинах?
Ніяк не орган, який видає висновок. Він тільки повідомляє, що пірометр повірку не пройшов і все. Розбирати, проводити експертизу, докопуватися до істини, фахівці не зобов'язані. напевно вони і зможуть це зробити, але за це доведеться доплатити.
Приймати рішення, що робити далі, чи продовжувати співпрацю з постачальником, або укласти договір з іншим виробником пірометрів, вирішує замовник на пірометри. Саме він і повинен встановити, в чому ж власне справа і чому пірометр не пройшов повірку. За великим рахунком такі випадки на совісті постачальника. Як можна продавати інфрачервоні пірометри, вказувати в паспорті, що припустимо похибка дистанційного вимірювання температури становить ±2°С, а при перевірці, з'ясується що всі ±10 °С?
Одна справа, якщо виробник дійсно не перевірив партію товару, що відпускається або існуюча методика контролю якості не досконала. Інше питання, якщо виробник свідомо знає, що допущений брак, але в надії на авось - а раптом пройде, і відвантажує партію.
Ось тут-то і необхідна повірка пірометра! Добре якщо вимоги з безконтактного виміру температури невеликі, пірометри спокійно продаються доти, доки одному з клієнтів не буде потрібно офіційне свідоцтво про повірку …
Розглянемо кілька прикладів, коли помилки у виготовленні пірометрів призводять до збільшення похибки і безконтактний термометр повірку не пройде.

Оптичні метрологічні помилки в пірометрії

Похибка безконтактного інфрачервоного термометра складається з безлічі складових:

  • матеріал фокусує лінзи;
  • якості виготовлення лінзи;
  • точність монтажу лінзи;
  • точність вимірювання термоелектричного перетворювача;
  • точність АЦП при перерахунку аналогового сигналу в цифрову форму.

Розглянемо як оптична частина пірометра - лінза, яка візуально спостерігається в передній частині приладу, може вплинути на результати повірки пірометрів.
Перше, з чим стикається інфрачервоне випромінювання, що виходить від об'єктів, що не важливо, це АЧТ при перевірці або калібруванні пірометра або в процесі експлуатації, це лінза для фокусування. І при найменших дефектах, навіть якщо електроніка спрацює на “5”, вкластися в задану похибку не вдасться.
Розглянемо, як оптична аберація може вплинути на точність безконтактного вимірювання температури і результати повірки пірометра.
Тепловий потік по фізичній природі є те ж електромагнітне випромінювання, як і видиме світло, а значить, підпорядковується тим же законам поширення хвиль.
У зв'язку з цим виникає цікаве питання. Якщо закони для електромагнітних хвиль єдині, то оптичні прилади, такі як бінокль, підзорна труба або телескоп, збільшують і фокусують тільки видиме світло або через лінзи проникають і інфрачервоні промені?
Правила єдині і інфрачервоне випромінювання точно також фокусується. Питання в тому, що наші очі не бачать ІЧ промені, але це не означає, що оптика не спроможна їх сприймати.
Тому в термометр інфрачервоний вбудована лінза для фокусування і не виключені оптичні аберації або результуючі спотворення зображень. Тільки картини ці невидимі - інфрачервоні, і щоб їх сприймати візуально у вигляді цифр - значень температури або температурної карти і призначений дистанційний термометр і його “старший брат” - тепловізор.
Що стосується пірометрів, через недосконалість - дефектность лінз, в основному впливають сферичні і хроматичні аберації.
Сферична аберація лінзи пірометра полягає в тому, що інфрачервоні промені, які пройшли через площину лінзи, заломлюються під різним кутом. ІЧ промені, ближні до краю опуклою лінзи, заломлюються під великим кутом, або на більш близькому відстані, ніж промені поблизу оптичної осі. Тому інфрачервоне випромінювання не збирається у фокусі і “розмивається”. В результаті пірометр “думає”, що тепловий потік слабкіше, ніж в реальності і температура на дисплеї, виміряна безконтактним чином, буде занижена.

Сферична аберація оптичної лінзи безконтактного термометра

Якщо допущений брак при випуску партії, що підтверджується при повірці пірометра, сферична аберації лінзи інфрачервоного термометра усувається на заводі-виробнику шляхом заміни лінз з використанням скла з коректним показником заломлення.

Хроматична аберація оптики ІЧ термометра

Хроматична аберація оптичної лінзи визначається функцією залежності показника заломлення від довжини хвилі, що також впливає на розмиття фокуса інфрачервоного випромінювання.
Короткохвильові теплові промені переломлюються більше і мають більш коротку фокусна відстань, ніж довгохвильові.
Хроматична аберація ІЧ термометра повинна виявлятися на етапі контролю якості на заводі і усувається шляхом заміни лінзи з оптичним склом, що має коефіцієнтом заломлення, не залежним від довжини хвилі.
З огляду на те, що портативні пірометри, представлені в продажу, розраховані на ділянку хвиль інфрачервоного випромінювання в межах від 8 до 14 мкм, інфрачервоні хвилі в цьому ж діапазоні повинні однаково переломлюватися і збиратися в фокусі лінзи.
Матеріал для лінз необхідно вибирати так, щоб взаємно компенсувати хроматичні аберації лінз для електромагнітного випромінювання різної довжини.
Іншим фактором точності є кількість інфрачервоного випромінювання, що проходить через лінзу до термоелектричного датчика безконтактного термометра. Тепловий потік зростає зі збільшенням площі діаметра лінзи.
Чим більша кількість вхідного випромінювання, тим краще температурна роздільна здатність, і менший вплив теплового шуму самого інфрачервоного термометра. Особливо важливий збільшений діаметр лінзи приладу пірометра для передачі достатньої кількості енергії до датчика при вимірюванні низьких температурах, малих об'єктів і великих відстанів до предмета дослідження.
Але зворотною стороною медалі є те, що сферична аберація лінзи ІЧ термометра збільшується з діаметром.
В результаті спостерігається в чомусь суперечлива залежність між розмірами безконтактного термометра, діаметром лінзи, точністю і вартістю.
Чим більше апертура, тим більше високоякісне оптичне скло має використовуватися в процесі виробництва фокусує оптики, і тим вище встановлюється на пірометр ціна через витрати на комплектуючі.
Інфрачервоні термометри невеликих габаритів збирають менше інфрачервоного випромінювання, а й менше ефект сферичної аберації. Збільшити в обмежених межах потік випромінювання, що збирається можна за рахунок використання більш дорогих лінз. Але найчастіше бюджетні безконтактні термометри оснащуються дешевими, спресованими із пластику лінзами без якісної обробки поверхні і нанесеного покриття, що також впливає на точність вимірювання температури і результати повірки пірометрів.
З іншого боку, високоякісний скляний об'єктив і спеціальне покриття антивідблиску значною мірою впливає на збільшення улавливаемого інфрачервоного випромінювання.
Лінзи невеликого розміру з низькоякісного матеріалу в свою чергу впливають на оптичну роздыльну здатність, передаючи слабкий сигнал до датчика. Доводиться наближатися до об'єкта, або сам об'єкт повинен бути більшого розміру, що знижує ефективність від безконтактного методу вимірювання температури.
Тут тривають аналогії в порівнянні з оптикою, тієї ж візуальної трубою. Професіонали готові заплатити чималі гроші за оптичний прилад зі збільшеною апертурою. Чим більше діаметр лінзи, тим більше збирається світла, що особливо актуально в вечірній час.
З пірометрами та ж картина, тільки грає роль не час доби - ІЧ термометр може вимірювати і в абсолютній темряві, а потужність інфрачервоного випромінювання - аналог світла у видимому діапазоні, якщо мова йде про біноклі або підзорні труби.
Ще однією причиною того, що пірометр може не пройти повірку - невірна встановлене фокусна відстань. Навіть при ідеальній високоякісної лінзі, якщо датчик - перетворювач температури в електричний сигнал зміщений від фокусу, на нього знову ж потрапить ослаблений тепловий потік, і значення температури на дисплеї дистанційного термометра буде занижено.
Повірку такий пірометр не пройде, а от калібрування цілком може. Це може бути рішенням, якщо у всьому діапазоні в декількох контрольних точках, розрахувати поправки, як вказувалося вище.
З фінансової точки зору, різниця в якості і на пірометр ціна в меншій мірі залежать від електронних цифрових схем, а найбільшою мірою визначаються властивостями оптичної системи. Тому при виборі пірометра, особливо для використання на виробництві, при безконтактному вимірюванні з великих відстаней і з високою точністю необхідно поцікавитися у менеджерів, чи проходить перевірку обраний інфрачервоний термометр, оскільки як ми з'ясували, повірка пірометра гарантує відповідність похибки дистанційного вимірювання температури паспортним даними, а сюди в свою чергу входять і якість виготовлення оптичної лінзи і вірно встановлена фокусна відстань і цифрова електроніка пірометра.

Автор - ПП Бром

17 Січня 2017 546 0
Оставить отзыв
Поставьте оценку
Код защиты:
captcha
Ваш ответ
Код защиты:
captcha
Ваш комментарий будет опубликован после модерации администратором
Фільтр
Знайдено 5 
Підтвердіть
Для того, щоб додати товар у список бажань, вам потрібно