Пн–Пт: 09:00–17:00 brom@brom.ua

Повірка пірометра - довіряй, але повіряй !

Повірка пирометра необхідна для підтвердження заводський точності, для подальшого проведення безконтактного вимірювання температури протягом усього терміну служби 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 вибору, в першу чергу ми звертаємо увагу на діапазон виміру.

У другу, а може в третю або в четверту чергу на точність.

Причому похибка цікавить по-різному різні категорії покупців.
Візьмемо ІЧ - пірометр, куплений для виробничих потреб і похибка інфрачервоного безконтактного вимірювача температури – 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 прилад.

При дистанційних вимірах на похибку 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;
  • окислів на поверхні;
  • довжини хвилі;
  • температури;
  • паразитного теплового потоку 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, а не про тонкощі вимірювання температури в процесі подальшої експлуатації. 

Повірка проводиться, якщо на метрологічній процедурі наполягає клієнт

Чи всі пірометри поверяются?

Що дає повірка ?

Після вибору пірометра, ми дивимося в інтернеті перелік організацій, які надають послуги з повірки, направляємо його поштою, оплачуємо послуги і чекаємо результатів.
У зв'язку з цим акцентуємо увагу на кількох моментах.

  1. Зазначена на сайті інтернет-магазину ціна не включає послуги з повірки
    Якщо, звичайно, не зроблена спеціальна позначка такого типу, наприклад: “у вартість входить перевірка” або ”акція– повіряти 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 просто не потрібна.

    Їм не завжди принципово важливо, становить відхилення 3% або 5% - для безлічі завдань зустрічаються в побуті, абсолютно не має значення, висвічується на дисплеї – 202 або 212 градусів.

    А значить, повірки такі покупці не потребують, і платити за метрологічну процедуру вони не мають не найменшого бажання, тим більше що сума може виявитися порівнянною з вартістю самого прибора.

    Правда це стосується відносно недорогих пристроїв.

    Як видно з орієнтовного прайса, чим ширше діапазон температури, тим більше ціна за повірку.

    Це може бути пов'язано зі збільшенням контрольних точок, в яких повіряєтся пірометр, а отже зі зростанням трудовитрат, а також з амортизацією використовуваного для повірки прецизійного вимірювального обладнання.


    Чим вище клас, більше коефіцієнт візування, діапазон вимірюваних температур, а вже тим більше якщо це пірометр – реєстратор з портом USB або зовсім вже рідкісний з картою пам'яті, то в такому варіанті вартість повірки складе всього 5-10% від ціни.

  2. В чому полягає суть перевірки ?



    Виробник гарантує відхилення температури від істинного значення в межах не більш ніж похибка, зазначена в технічних характеристиках.

    Компанія, що надає послуги з повірки, якраз і перевіряє, щоб заяви виробника не розходилися з реальністю.

    Повірочна процедура проводиться на каліброваному високоточному вимірювальному обладнанні від всесвітньо відомих торгових марок, включаючи модель абсолютно чорного тіла, рідинний термостат, про що мова піде нижче.


     
    Міжповірочний 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 перевірка і гарантія – різні речі


    Хоча зрідка задають і таке питання.
    Гарантія надається за умови дотримання правил експлуатації, тоді похибка буде відповідати заявленим даними.
    Так навіщо ж тоді робити повірку, якщо точність і так має бути забезпечена виробником і входить в умови гарантії?
    Відповідь така.
    Коли продавець відправляє замовнику прилад, звичайно він відповідає за нього. Але все передбачити і виявити на етапі заводського контролю неможливо. Наприклад в одну зі змін надійшли неякісні комплектуючі - оптичні лінзи і партія пішла з браком, який не виявлено.



    При покупці пірометра 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 без повірки, що це саме так на 100%, не можна.

    Необхідно чітко собі уявляти, що перевірка має на увазі, як зазначалося вище, тільки контроль відповідності заявленій похибки реальній, отриманій в результаті перевірочних процедур.

    Якщо в ході експлуатації, невірно встановлений коефіцієнт емісії або інші настройки, отримані пошкодження або лінза покрилася пилом, то апеляції, що “у мене повірено пірометр, а температуру показує не правильно” не будуть прийняті до розгляду.

    Це не є функція повірки.
     

    Розглянемо 2 метрологічних терміна

    1. Вимірювання - відображення фізичних величин за допомогою експерименту та обчислень із застосуванням технічних засобів.
    2. 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 з термопарою, допущені порушення в методиці вимірювання або прилад став непридатним, повірка 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. Може авто завтра потрапить в аварію. Але це все буде потім. Нотаріус засвідчує тільки ФАКТ. Тут і зараз.

    Так і повірка – встановлюється тільки факт точності, гарантованої виробником
    І можливо тільки два варіанти – пірометр проходить перевірку чи ні

    Відповідність заявленим характеристикам підтверджується чи ні. Правда є і третій, “ страхувальний ”варіант – калібрування, але це окрема тема.

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.

Засіб 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 та 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 світову спільноту не оминула й галузь вимірювальної техніки.

Реалізовувати на території нашої держави можна як імпортні вимірювальні прилади, так і вітчизняного виробництва.

Продавати щось можна, але що дає включення в реєстр?

Повірка та включення до реєстру – 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 нас цікавить розділ - "температурні і теплофізичні вимірювання”.

Реєстр являє собою таблицю і складається з наступних стовпців:

  1. Номер в Держреєстрі.
  2. Найменування ЗВТ.
  3. Тип ЗВТ.
  4. Виробник ЗВТ.
  5. Код вимірювання.

Чого тільки немає в цьому розділі!
Тут перетворювачі термоелектричні та лічильники тепла і контактні цифрові вимірювачі теплопровідності і навіть ”вимірювач цифровий” і “прилад реєструючий”.
Що перший вимірює, а другий реєструє? Не зрозуміло. Але мова зараз все-таки про пірометри, хоча і з ними однаковості в назвах немає.

Можна зустріти:

  • просто “пірометри”;
  • ІЧ-пірометри;
  • “часткового випромінювання”.

Зрозуміло, що це одні і ті ж прилади, 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.

Чи не все одно включений прилад для вимірювання температури в реєстр чи ні?
Головне щоб була пройдена повірка? 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 1 – пірометра в реєстрі може і не бути, якщо його тільки не передбачається виробляти на виробничих потужностях на території України або не буде поставок партіями

Висновок 2 - повірку пірометр проходить тільки тоді, якщо є бажання покупця, щоб мати офіційне підтвердження його точності, але для цього його не обов'язково включати до реєстру

Тобто можливо три варіанти: без повірки, з повіркою, з включенням до реєстру.

Процедура повірки

Повірка проводиться в терміни до 7 днів.
До вимірника температури додаються копії супровідних документів:

  • назва, марка і серійний номер;
  • результати попередньої повірки (якщо проводилась);
  • назва і адреса організації, яка замовляє послугу.

Повірочні 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.

    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.

    Цей етап повірки на щастя може виконати будь-який клієнт, після довгого вибору, який вирішив пірометр купити від вподобаного бренду, і особисто або отримавши посилку на пошті, затамувавши подих, розкриває довгоочікувану коробочку, ще пахне заводським запахом.

    Втім і наступний пункт теж зробити під силу звичайному користувачеві.
  2. Випробування в експлуатації

    Вставити джерело живлення.
    Подивитися як світиться дисплей.
    Навести лазерний покажчик, натиснути на курок. Загалом, звичайні процедури, але в методиці повірки зазначено, що виконати все слід відповідно до інструкції з експлуатації.
    Так що по повній програмі необхідно випробувати всі технічні можливості.
  3. Визначення похибки вимірювань температури безконтактним методом

    А ось в цьому пункті потрібна вимірювальна апаратура, теоретичні знання і практичний досвід.
    Компанія, яка проводить повірку, 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 небуття. Більш того за порушення правил і умов повірки керівники підприємств несуть відповідальність відповідно до законодавства.
    Це цікавий розділ, внутрішня кухня повірки. Але найпривабливіше звичайно в вимірювальної апаратурі.
    Пірометри поверяются по моделі абсолютного чорного тіла.
    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.
    “Чорні тіла” випускаються на різні інтервали температур.
    Розглянемо одне з них - модель M340 виробництва Mikron Instruments Co (США).

    Прилад призначений для повірки і калібрування в діапазоні температур -20~+150 °С:
    • інфрачервоних пірометрів;
    • вимірників теплового потоку;
    • радіометрів;
    • спектрографічних аналізаторів;
    • систем формування інфрачервоного зображення.


    Технічні характеристики абсолютного чорного тіла M340 Mikron вражають - коефіцієнт 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 серйозна справа.
    Також звернемо увагу на діаметр апертури – 51 мм. Від цього залежить відстань, на яке наближається пірометр і показник оптичного візування.

    Іншими словами, апертура – це розмір віконця, через яке виходить тепловий потік.

    У приладі використовується термоелектричний пристрій для нагрівання/охолодження АЧТ з точністю до 0.1°С.
    Цікаво, що можуть бути досягнуті 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.
     
    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 він з настільки вражаючими характеристиками, що більшість його лабораторних “побратимів” заздрять йому білою заздрістю.

    Термостат рідинний FLUKE серії 6000 призначений для повірки промислових термоперетворювачів.

    З водяною банею кожен стикався хоча б раз на кухні. Основна відмінність рідинного термостата – відсутність безпосереднього контакту теплоносія і колби або іншої посудини.
    Температура водяній бані залежить від типу теплоносія. Якщо вода – максимум це точка кипіння. Якщо масло – кілька сотень градусів і т.д.


    Пристрій 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.
    Треба сказати, що і інші вимірювальні прилади FLUKE, входять в категорію ТОП по точності, надійності, і будемо говорити чесно за ціною і купити їх в Україні не так просто.


    Оскільки пірометри в усьому діапазоні 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 з них володіє помилкою вимірювання або похибкою, вище якої показання вважаються недостовірними.
    Якщо провести аналіз технічних характеристик на сайті інтернет магазинів вимірювальних приладів, більшість пірометрів мають відхиленнями в межах  ±1°С, ±2°С, ±3°С.
    Припустимо є екземпляр 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 і важливо, щоб вказане в паспорті відхилення з урахуванням дотримання меж.
    Якщо говорити строго з точки зору метрології, при повірці додається похибка самого АЧТ, але вона настільки мала, що нею нехтують.
    Оптична лінза приладу, що повыряється, в обов'язковому порядку повинна бути ідеально очищена за допомогою спирту і тканини без ворсинок.
    АЧТ налаштовується на задану температуру і стабілізується за часом для нагріву або охолодження.
    Використовуючи керуючі кнопки, встановлюється коефіцієнт емісії, рівний 1.0. Якщо він буде нижче, будуть завищені показання.
    При повірці, пірометр необхідно наводити точно в центр дна АЧТ, оскільки стінки можуть бути гарячіше.
    Але зробити це не так просто, якщо тримати прилад в руці, тим більше, якщо доводиться проводити ряд вимірювань температур в декількох контрольних точках.
    Проблема в тому, що руки від напруги тремтять і точного фокусування досягти неможливо.


    При практичному застосуванні, особливо це стосується високотемпературних безконтактних реєстраторів – самописців температури, рекомендується ставити інфрачервоний пірометр на штатив-треногу, яка зручна для багатогодинного моніторингу температури нагрітих деталей, заготовок, і передачі даних на ноутбук для збереження інформації та побудови температурних графіків в режимі онлайн.
    При повірці також використовується ряд допоміжних, але більш складних пристроїв, включаючи затискачі, поворотні столики з лімбом відліку кутового повороту з точністю до 1 градуса, регулюванням по висоті і прецизійні рейки, для переміщення вимірювача температури уздовж оптичної осі АЧТ.

    Фокусуюча лінза вловлює інфрачервоне випромінювання і показання відображаються на дисплеї.
    Вимірювання температури проводиться на дистанції, що забезпечує мінімальний діаметр поля зору оптичної лінзи.
    При цьому апертура АЧТ також повинна перевищувати цей показник.
    У кожній контрольній точці проводиться серія з декількох вимірювань, дані усереднюються і підраховується середнє значення.

    Далі розраховується відхилення за формулою:

    Повірка вважається пройденою, якщо відхилення у всьому діапазоні температур, не перевищують паспортні дані.
     
    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 вважається не пройденою

  4. Визначення похибки вимірювань температури контактним методом

    Якщо інфрачервоний пірометр додатково забезпечений термопарою - контактним датчиком температури, повірка розширюється і на контактний метод вимірювання.



    Пристрій призначений для точного вимірювання температури і містить 2 незалежних каналу для контролю температури відразу в 2-х точках і вираховує різницю температур.

    DTI -1000 може використовуватися в якості робочого температурного еталону при повірці.

    Високу точність гарантують заглибні платинові датчик температури марки DTI-1000 і мікропроцесорний блок обробки отриманих даних.


    Похибка визначається методом порівняння показань з даними еталонного приладу для вимірювання температури.

    Контрольні заміри проводяться в декількох точках діапазону, включаючи нижню і верхню межу.

    Контактний датчик пірометра і погружний термощуп еталонного цифрового вимірювача температури занурюються в термостат, витримуються для встановлення стаціонарної теплової рівноваги, не менше 15 хвилин.

    Знімаються пара показань, заноситься в журнал спостережень, і розраховуються відхилення.

    Значення похибки не повинні перевищувати задані паспортні відхилення.
  5. Визначення показника візування

    У предметній площині пірометра встановлюється АЧТ з випромінюючої поверхнею, що перекриває поле зору з холодною маскою, яка створює систему отворів із змінним діаметром.
    Необхідно виходити з початкових умов:
    • розміри маски повинні забезпечити повне перекриття площині АЧТ, яка випромінює;
    • коефіцієнт теплового випромінювання маски не повинен перевищувати 0.1;
    • відстань від передньої площини до поверхні, що випромінює АЧТ, має забезпечувати мінімальний розмір поля зору.




    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 для заданого діапазону температур (вказано в паспорті пірометра).

    Після цього, вимірюється відстань від об'єктива до поверхні, що випромінює АЧТ.
     

    Показник візування розраховується як відношення діаметра до виміряної відстані і порівнюється зі значенням, зазначеним у технічних характеристиках



    Сенс повірочної процедури показника візування полягає у фіксації моменту, коли на певній відстані, до теплового випромінювання, що вловлює пірометр, почне додаватися “прохолодне” ІЧ випромінювання від холодної маски, що явно видно по дисплею, на якому стрибком зміниться значення.