+38 (044) 599-10-11 +38 (097) 559-01-01 +38 (095) 559-01-01
Пн–Пт: 09:00–17:00,
Заказ товаров:
По телефону ежедневно
с 9:00 до 19:00
На сайте круглосуточно
Популярные посты
Инфракрасный градусник - скоростной пирометр для измерения температуры тела
Градусник инфракрасный для взрослых и особенно детей, сокращает время на измерение температуры тела в десятки раз при точности, соизмеримой с ртутным ...
05 Января 2016 3361
Как измерить кислотность почвы - ph земли
О том как измерить кислотность почвы, о водородном показателе пш, о преимуществах и недостатках методов определения PH земли, читайте в нашей статье...
29 Февраля 2016 3345
Какой термометр бесконтактный выбрать для Ваших нужд
Температурный показатель – один из тех параметров, которые встречаются практически на каждом производстве. Это могут быть пищевая и легкая промы...
24 Декабря 2015 3295

Поверка пирометра - доверяй, но поверяй !

Поверка пирометра необходима для подтверждения заводской точности, для последующего проведения бесконтактного измерения температуры в течение всего срока службы инфракрасного термометра с погрешностью, не превышающей паспортных данных.

Поверка пирометра – общие положения

“Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры” – вспоминаются слова великого ученого Д.И. Менделеева.
Все верно, но вот с какой точностью измерять температуру ? Первым делом, еще на этапе подбора ИК термометра, в первую очередь мы обращаем внимание на диапазон измерения. Во вторую очередь на точность. Причем погрешность интересует в разной степени категории покупателей. Возьмем инфракрасный термометр, приобретаемый для производственных нужд. Погрешность пирометра – только один из элементов системы контроля качества готовой продукции. Но как говорится в известной поговорке про звенья цепи – где тонко, там и рвется, и не хотелось бы, чтобы этим звеном стал бесконтактный термометр. При дистанционных измерениях на погрешность измерений температуры влияет как минимум десяток факторов. Более того, несмотря на все достижения современной пирометрии, до сих пор нет возможности абсолютно точно бесконтактно измерить температуру с точностью до градуса для так называемых серых тел, по причине чрезвычайной сложности для установления точного значения коэффициента излучения, в особенности если это касается металлов, сплавов, отражающая способность которых зависит от химического состава, степени механической обработки, окислов на поверхности, длины волны пирометра, температуры, паразитного теплового излучения от соседних объектов, загазованности, пыли и пара в воздухе. И это далеко не полный перечень.
Но сегодня разговор пойдет о начальной метрологической процедуре - поверке пирометров, а не о тонкостях измерения температуры в процессе эксплуатации пирометров.

Поверка пирометра проводится, если на ней настаивает клиент.

Все ли пирометры поверяются ? Что дает поверка пирометра ?
Предположим мы решили купить пирометр, смотрим в интернете перечень организаций, оказывающих услуги по поверке измерительных приборов, направляем им по почте ИК термометр, оплачиваем услуги и ждем результатов.
В связи с этим акцентируем внимание на нескольких моментах.

  1. Указанная на сайте интернет-магазина на пирометр цена не включает услуги по поверке инфракрасного термометра. Если конечно не сделана специальная пометка такого типа, например : “в стоимость входит поверка пирометра” или ”акция - поверка пирометров ”бесплатно”. Но это скорее исключение из правил и маркетинговый ход, причем далеко не всегда оправданный по той причине, что пирометры покупают не только юридические лица для дистанционного контроля температуры ответственных технологических процессов, но и частные лица, которым поверка пирометра просто не нужна. Им не важно, отклонение составляет 3% или 5 % - для множества задач встречающихся в быту, абсолютно не имеет значения, высвечивается на дисплее пирометра – 202 или 212 градусов. А значит, в поверке пирометра такие покупатели не нуждаются, и платить за метрологическую процедуру они не имеют не малейшего желания. Причем сумма за поверку пирометра может достигать стоимости самого ИК термометра. Правда это касается относительно недорогих приборов для измерения температуры.
    Поверка пирометра - цены Как видно из ориентировочного прайса, чем шире диапазон температуры, тем больше цена за поверку пирометра. Это может быть связано с увеличением контрольных точек, в которых поверяется ИК термометр, а следовательно с ростом трудозатрат, а также с амортизацией используемого для поверки оборудования. Чем выше класс инфракрасного термометра, больше коэффициент визирования, диапазон измеряемых температур, а уж тем более если это пирометр – регистратор с портом USB или совсем уж редкий дистанционный термометр с картой памяти, то на такой пирометр цена возрастет настолько, что поверка пирометра может составить всего 5-10 % от стоимости.
    Поверка пирометра оплачивается отдельно.
  2. В чем заключается суть поверки пирометра ? Производитель контрольно-измерительных приборов, если речь идет о бесконтактных термометрах, гарантирует отклонение температуры от истинного значения в пределах не больше чем погрешность, указанная в технических характеристиках. Компания, оказывающая услуги по поверке пирометров, как раз и проверяет, чтобы заявления производителя не расходились с реальностью. Поверочная процедура проводится на калиброванном высокоточном оборудовании от всемирно известных торговых марок, включая модель абсолютно черного тела, жидкостный термостат, прецизионный цифровой термометр, о чем речь пойдет ниже.
    Межповерочный интервал устанавливается решением научно-технической комиссии по метрологии Госпотребстандарта Украины и обычно составляет 1 год. В большинстве случаев и гарантия распространяется на тот же период. Но поверка пирометров и гарантия – разные вещи. Хотя изредка задают и такой вопрос. Гарантия предоставляется при условии соблюдения правил эксплуатации, тогда погрешность бесконтактного измерения температуры будет соответствовать заявленным данным. Так зачем же тогда делать поверку пирометра, если точность пирометра и так должна быть обеспечена производителем и входит в условия гарантии ? Когда продавец отправляет заказчику прибор, конечно он отвечает за каждый проданный бесконтактный термометр, но обратимся например в отрасль автомобилестроения. Просто эта тема более близка большинству населения. Наверное всем известны случаи, когда автомобили даже от всемирно известных брендов отзывались десятками тысяч обратно на завод для устранения неисправностей, выявленных в процессе эксплуатации. Все предусмотреть невозможно и выявить на этапе заводского контроля. Или педаль западает или тормозной шланг порвется. Например в одну из смен поступили некачественные комплектующие и партия авто ушла с браком, который не выявляется при стандартных процедурах контроля качества.
    Поверка пирометра – это доверие. При покупке инфракрасного термометра без поверки, покупатель доверяет производителю и начинает измерять в полной уверенности, что погрешность не превысит заданных значений. В подавляющем большинстве случаев это так и происходит. Но утверждать, что это именно так на 100 %, он не может. Для этого необходим комплект специализированного и не дешевого высокоточного оборудования, утвержденная методика и опыт для проведения поверки пирометров. Ни первого, ни второго, ни третьего у покупателя нет. Более того, необходимо четко себе представлять, что поверка пирометра подразумевает, как отмечалось выше, только контроль соответствия заявленной погрешности реальной, полученной в результате поверочных процедур.
    Если в ходе эксплуатации, неверно установлен коэффициент эмиссии или другие настройки, или ИК термометр получил повреждения или линза покрылась пылью, то апелляции, что “у меня поверен пирометр, а температуру показывает не правильно” не будут приняты к рассмотрению. Это не есть функция поверки. Рассмотрим 2 метрологических термина.
    Измерения - отображение физических величин при помощи эксперимента и вычислений с применением технических средств.
    Методика выполнения измерений - совокупность правил и процедур, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с необходимой точностью.
    Так вот, если в процессе бесконтактного измерения температуры, как впрочем и контактного, если используется пирометр – термометр с термопарой, допущены нарушения в методике измерения температуры или измерительный прибор пришел в негодность, поверка пирометра здесь совсем не причем.
    Процедуру поверки можно сравнить с действиями нотариуса. Приходит клиент, просит выписать доверенность на его авто на другого человека. Нотариус же не проверяет, в каком состоянии автомобиль, вообще на ходу ли он. Может авто завтра попадет в аварию. Но это все будет потом. Нотариус удостоверяет только ФАКТ. Здесь и сейчас. Так и поверка пирометра – устанавливается только факт точности, гарантированной производителем. И возможно только два варианта – пирометр или проходит поверку или нет. Соответствие заявленным характеристикам подтверждается или нет. Правда есть и третий, “страховочный” вариант – калибровка, но это отдельная тема, хотя об этом мы тоже расскажем.
    Поверка пирометра  - это контроль соответствия технических параметров, гарантированных производителем, реальным при использовании утвержденной методики и специализированного прецизионного оборудования.

Государственный реестр и метрологическая аттестация средств измерений

Приведем еще несколько терминов из области метрологии, и изучим необходимую нормативную базу, прежде чем непосредственно перейдем к методике поверки пирометров.
Средство измерительной техники - техническое средство, которое применяется во время измерений и имеет нормативные метрологические характеристики.
Рабочий эталон – эталон, предназначенный для поверки и калибровки средств измерительной техники.
Поверка средств измерительной техники - определение пригодности средств измерительной техники, на которые распространяется государственный стандарт и государственный метрологический надзор, к которым он применяется на основе результатов контроля их метрологических характеристик.
Калибровка средств измерительной техники - определение в определенных условиях или контроль метрологических характеристик средств измерительной техники, на которые не распространяется государственный метрологический надзор.
Калибровка все чаще заменяет устаревшее понятие градуировка. Впрочем, они взаимозаменяемы, если в эти понятия вкладывается правильный смысл.
Согласно Положения о Государственном реестре средств измерительной техники, утвержденного Приказом Госпотребстандарта Украины от 22.08.2005 N 218 (далее - Положение), указанный документ регламентирует порядок ведения Реестра, порядок внесения в Реестр средств измерительной техники и распространяется на :

  • специально уполномоченный орган государственной власти в сфере метрологии;
  • предприятия, организации всех форм собственности, производящие на территории Украины контрольно-измерительные приборы;
  • СПД - физические лица;
  • производители (экспортеры) иностранных государств.

Интеграция Украины в мировое сообщество не обошла и отрасль измерительной техники. Реализовывать на территории нашего государства можно как импортные измерительные приборы, так и отечественного производства. Продавать-то можно, но что дает включение в реестр ? Включение в реестр и поверка пирометра – как они связаны ?
Но сначала немного тезисов по поводу реестра средств измерительной техники (далее - СИТ).
Этот документ состоит из разделов. Контрольно-измерительные приборы сгруппированы по виду измеряемых физических величин. Их довольно много, но мы говорим про пирометры, поэтому нас интересует раздел ”температурные и теплофизические измерения”.
Реестр представляет собой таблицу и состоит из следующих столбцов:

  • номер в Госреестре;
  • наименование СИТ;
  • тип СИТ;
  • производитель СИТ;
  • код измерения.

Чего только нет в этом разделе ! Здесь и стеклянные термометры и преобразователи термоэлектрические и счетчики тепла и термометры контактные цифровые и измерители теплопроводности и даже ”измеритель цифровой” и “прибор регистрирующий”. Что первый измеряет, а второй регистрирует ? Не понятно. Но речь сейчас все-таки об инфракрасных термометрах, хотя и с ними единообразия в названиях нет.
Бесконтактные термометры в реестре почему-то называются по-разному. Можно встретить и просто “пирометры” и “пирометры инфракрасные” и ИК-пирометры и “термометры инфракрасные” и “пирометры частичного излучения”.

Пирометры с поверкой в Государственном реестре средств измерительной техники

Понятно, что это одни и те же бесконтактные термометры, но все-таки разнобой…
По-видимому, метрологический орган записывает так, как указывает производитель, с учетом конструктивных особенностей и области применения.
Теперь разберемся с включением в реестр и с поверкой пирометров.
Не все ли равно включен термометр инфракрасный бесконтактный в реестр или нет ? Главное чтобы пирометр прошел поверку ? И да и нет. Положение четко гласит : ”отсутствие средств измерительной техники в Государственном реестре не может быть основанием для запрета использования этих средств на территории Украины”. Но далее идет важное дополнение: ”при условии подтверждения нормированных метрологических характеристик и способности этих средств к использованию путем осуществления их государственной регистрации”.
Государственный реестр предназначен для государственной регистрации типов СИТ, допущенных к серийному производству в Украине или завезенные партиями из-за рубежа.
Вывод – пирометр в реестре может и не быть, если только прибор не предполагается производить на производственных мощностях на территории Украины или не будет поставок партиями.
И поверку пирометр проходит только тогда, если есть желание покупателя, чтобы иметь официальное подтверждение его точности, но для этого прибор не обязательно включать в реестр.
То есть возможно три варианта:

  • без поверки;
  • с поверкой;
  • с включением в реестр.

Поверка пирометра и калибровка

Поверка инфракрасного термометра проводится в сроки до 7 дней. К поверяемому пирометру должен прилагаться комплект сопроводительных документов:

  • название и марка измерительного прибора;
  • серийные номера пирометров;
  • результаты предыдущей поверки (если проводилась);
  • название и адрес организации, которая заказывает поверку пирометров.

Поверочные процедуры включают ряд строго регламентированных последовательных этапов при температуре окружающего воздуха 23~25°С и влажности 30~80%.

  1. Внешний осмотр.
    Этот пункт мало чем отличается от многочисленных видео в интернете, после распаковки ИК термометра. Взять в руки, проверить на отсутствие видимых повреждений, посмотреть, чтобы линза не треснула, дисплей был целым, в наличии были все кнопки и курок на месте. Это этап поверки пирометра к счастью может выполнить любой клиент, после долго выбора, решивший пирометр купить, и лично или получив посылку на почте, затаив дыхание, раскрывает долгожданную коробочку, еще пахнущую заводским запахом. Впрочем и следующий пункт поверки инфракрасного термометра тоже сделать по силам обычному пользователю.
  2. Опробование в эксплуатации.
    Вставить источник питания в термометр инфракрасный. Посмотреть как светится дисплей. Навести лазерный указатель, нажать на курок. В общем, обычные процедуры, но в методике поверки пирометров указано, что выполнить все следует в соответствии с руководством по эксплуатации. Так что по полной программе необходимо испытать все возможности, на которые рассчитан ИК термометр.
  3. Определение погрешности измерений температуры пирометром бесконтактным методом.
    А вот в этом пункте нужна и аппаратура и теоретические знания и практический опыт. Компания, производящая поверку пирометров, берет за свои услуги деньги и дорожит репутацией. Поэтому никакой самодеятельности и ошибок быть не должно. Ведь это сфера оказания услуг и сарафанное радио может как привести новых клиентов, так и отправить в не бытие. Более того за нарушение правил и условий поверки руководители предприятий несут ответственность в соответствии с законодательством.
    Это интересный раздел, внутренняя кухня поверки пирометров. Но самое заманчивое конечно в аппаратуре для поверки.
    Бесконтактный термометр поверяется по модели абсолютного черного тела, входящего в комплект инструментария компаний, оказывающих услуги по поверке пирометров.
    Источники излучения в виде модели абсолютного черного тела.
    Почему модели ? Абсолютное черное тело (АЧТ) имеет коэффициент излучения, равный единице, чего достичь невозможно, как и температуры абсолютного нуля. Чуть-чуть, а не хватает. Впрочем, на это можно закрыть глаза, если ознакомиться с характеристиками этого рабочего эталона для поверки пирометров.
    “Черные тела” (не путать с коренными жителями Африки) выпускаются на разные интервалы температур, что логично – инфракрасные термометры также делятся на низкотемпературные, среднетемпературные и высокотемпературные. Так что при поверке пирометров АЧТ должно быть несколько - на все возможные диапазоны. Рассмотрим одно из них - модель M340 производства Mikron Instruments Co (США).
    Модель черного тела M340 Mikron Instruments
    Прибор предназначен для поверки и калибровки в диапазоне температур -20~+150 °С:
    • инфракрасных термометров;
    • измерителей теплового потока;
    • радиометров;
    • спектрографических анализаторов;
    • систем формирования инфракрасного изображения.

    Технические характеристики абсолютного черного тела M340 Mikron:

    Характеристики искусственного черного тела для поверки пирометров
    Акцентируем внимание на коэффициенте излучения - без одной сотой единица. Язык не повернется назвать АЧТ лишь моделью. Уж очень близок коэффициент теплового излучения к идеальному, причем погрешность в плюс составляет всего “0.005”, а в минус вообще отсутствует. Впрочем по-другому нельзя – поверка пирометра серьезное дело.
    Также обратим внимание на диаметр апертуры – 51 мм. От этого зависит расстояние, на которое приближается инфракрасный пирометр и показатель оптического визирования.
    Иными словами, апертура – это размер окошка, через которое исходит тепловой поток для поверки пирометра.
    В приборе используется термоэлектрическое устройство для нагревания/охлаждения АЧТ с точностью до 0.1°С. Интересно, что может быть достигнута температуры и в отрицательной области шкалы Цельсия. С другой стороны это насущная метрологическая необходимость – пирометры в абсолютном большинстве рассчитаны на измерение не только высоких, но и низких температур.
    И последний показатель, на который обратим внимание, время стабилизации температуры, не превышающее до 10 минут. После прогрева и контроля температуры на цифровом дисплее АЧТ, можно начинать поверку пирометра.
    Следует отметить, что само АЧТ должно быть поверено.
    Следующее устройство – классический прибор для оснащения лабораторий при подогреве реактивов: жидкостный термостат или в просторечии так называемая водяная баня. Только это термостат со столь впечатляющими характеристиками, что большинство его лабораторных “собратьев” завидуют ему белой завистью.
    Термостат жидкостный FLUKE серии 6000 предназначен для поверки промышленных термопреобразователей, включая стеклянные термометры.
    С водяной баней каждый сталкивался хотя бы раз на кухне. Основное отличие лабораторного жидкостного термостата – отсутствие непосредственного контакта теплоносителя и колбы или другого сосуда.
    Температура водяной бани зависит от типа теплоносителя. Если вода – максимум это точка кипения. Если масло – несколько сотен градусов и т.д.
    Жидкостный термостат для поверки пирометра
    Термостат FLUKE отличается непревзойденной точностью поддержания температуры – точность до тысячных долей градуса ! Этого невозможно достичь без цифрового терморегулятора и постоянного перемешивания. Причем нормируется даже такой показатель как градиент температуры по вертикали и горизонтали.
    Технические параметры термостата жидкостного для поверки пирометров
    Поскольку инфракрасные термометры во всем диапазоне дистанционного измерения температуры обладают различной погрешностью (как правило отклонение выше в нижней и верхней части диапазона – в областях низких или высоких температур), поверка проводится в нескольких контрольных точках.
    Каждый ИК термометр, впрочем, как и любой другой измерительный прибор, обладает ошибкой измерения или погрешностью, выше которой показания считаются недостоверными.
    Если планируется купить пирометр, и проводится анализ технических характеристик на сайте, большинство инфракрасных термометров обладают отклонениями в пределах  ±1°С, ±2°С, ±3°С.
    Предположим имеется дистанционный термометр с погрешностью бесконтактного измерения температуры при нагреве объекта до 700°С в пределах ±2°С.
    Значит, на дисплее может наблюдаться значение от 698 до 702°С. Вопрос причин возникновения погрешностей, частично рассматривается ниже по тексту, но в части поверки пирометра, важно, чтобы указанное в паспорте отклонение не превышало предельных значений.
    Если говорить строго с точки зрения метрологии при поверке пирометров добавляется погрешность самого АЧТ, но она столь мала, что ею пренебрегают.
    Оптическая линза пирометра в обязательно порядке должна быть идеально очищена при помощи спирта и ткани без ворсинок.
    АЧТ настраивается на заданную температуру и стабилизируется по времени для нагрева или охлаждения.
    Используя управляющие кнопки, на ИК термометре устанавливается коэффициент эмиссии, равный 1.0. Если он будет ниже, ИК термометр будет завышать показания.
    Термометр инфракрасный необходимо наводить точно в центр дна АЧТ, поскольку стенки могут быть горячее. Но сделать это не так просто, если держать бесконтактный термометр в руке, тем более, если приходится проводить ряд измерений температур в нескольких контрольных точках. Поэтому может использоваться ряд вспомогательных приспособлений, включая зажимы, поворотные столики с лимбом отсчета углового поворота с точностью до 1 градуса, регулировкой по высоте и оптические рельсы, для перемещения поверяемого пирометра вдоль оптической оси АЧТ.
    Вспомогательное оборудование для поверки пирометра
    Фокусирующая линза бесконтактного термометра улавливает инфракрасное излучение и показания отображаются на дисплее.
    Измерение температуры производится на дистанции, обеспечивающей минимальный диаметр поля зрения пирометра.
    При этом апертура АЧТ должна превышать минимальное поле зрения пирометра.
    В каждой контрольной точке проводится серия из нескольких измерений, данные усредняются и подсчитывается среднее значение.
    Далее рассчитывается отклонение по формуле:
    Поверка пирометра - расчет погрешности при измерении температуры
    Поверка пирометра считается пройденной, если отклонения во всем диапазоне температур, не превышают паспортных данных.
    Если хотя бы в одной контрольной точке, погрешность выходит за пределы, проводится еще одно повторное испытание.
    Если в ходе повторного теста, отклонение опять превысит допустимое значение, поверка пирометра считается не пройденной.
  4. Определение погрешности измерений температуры пирометром контактным методом.
    Если термометр инфракрасный дополнительно снабжен контактным датчиком температуры, поверка расширяется и на контактный метод измерения.
    Для этого в комплект аппаратуры включается прецизионный цифровой термометр, например марки DTI-1000.
    Для поверки пирометров - прецизионный цифровой термометр
    Контактный термометр предназначен для точного измерения температуры. Измерительный прибор содержит 2 независимых измерительных канала для контроля температуры сразу в 2-х точках и высчитывает разность температур.
    Термометр цифровой DTI-1000 может использоваться в качестве рабочего температурного эталона при поверке пирометров.
    Высокую точность измерения температуры гарантируют погружные платиновые термометры сопротивления и микропроцессорный блок обработки полученных данных.
    Технические характеристики цифровоготермометра для поверки и калибровки пирометра
    Погрешность поверяемого инфракрасного термометра определяется методом сравнения показаний пирометра с данными эталонного цифрового термометра.
    Контрольные измерения температуры проводятся в нескольких контрольных точках, включая нижний и верхний предел.
    Контактный датчик ИК термометра и погружной термощуп эталонного цифрового термометра погружаются в термостат, выдерживаются для установления стационарного теплового равновесия, не менее 15 минут.
    Снимаются показания пирометра и термометра, заносятся в журнал наблюдений, и рассчитываются отклонения.
    Рассчет отклонения при поверке пирометров
    Значения погрешности не должны превышать заданные паспортные отклонения.
  5. Определение показателя визирования бесконтактного термометра.
    В предметной плоскости пирометра устанавливается АЧТ с излучающей поверхностью, перекрывающей поле зрения инфракрасного пирометра с холодной маской, которая создает систему отверстий с изменяющимся диаметром. Необходимо исходить из начальных условий:
    • размеры маски должны обеспечить полное перекрытие излучающей плоскости АЧТ;
    • коэффициент теплового излучения маски не должен превышать 0.1;
    • расстояние от передней плоскости пирометра до излучающей поверхности АЧТ должно обеспечивать минимальный размер поля зрения инфракрасного пирометра.

    На первом этапе дистанционное измерение температуры производится при полностью открытой маске (диаметр максимальный). Последовательно уменьшая диаметр отверстия, доходим до момента, когда значение температуры начнет отличаться на величину более, чем погрешность пирометра для заданного диапазона температур (указано в паспорте на ИК термометр).
    Поверка пирометра - проверка оптического разрешения
    После этого, измеряется расстояние от объектива пирометра до излучающей поверхности АЧТ. Показатель визирования рассчитывается как отношение диаметра к измеренному расстоянию и сравнивается со значением, указанным в технических характеристиках.
    Смыл поверочной процедуры показателя визирования состоит в фиксации момента, когда на определенном расстоянии, к тепловому излучению, улавливаемому пирометром, начнет добавляться “прохладное” ИК излучение от холодной маски, что явно видно по дисплею, на котором скачком изменится температура. В этот момент и сопоставляется диаметр и расстояние до АЧТ.
    По большому счету, ради интереса, и при наличии желания, этот пункт поверки можно выполнить и в домашних условиях, если в качестве источника инфракрасного излучения взять нагревательный элемент – например электроплитку, а перед ней установить охлажденную пластину с круглым отверстием. Главное условие – чтобы разница температур между ними была достаточно велика.
    Медленно перемещая ИК термометр вперед-назад, проводится серия опытов и получается два числовых ряда значений: “диаметр отверстия” + “расстояние до АЧТ”. Ряды можно свести в таблицу и построить пространственную конусообразную форму, которая в зависимости от модели дистанционного термометра, может отклоняться от конуса и вообще иметь довольно сложную форму.
    Конечно, необходимо, чтобы инфракрасный термометр перемещался строго по оси, проходящей через центр отверстия в холодной маске.
    Если в ходе поверки пирометра во всех контрольных точках, погрешность измерения температуры не превышает паспортных значений, ИК термометр считается прошедшим поверку, годным к эксплуатации с выдачей соответствующего свидетельства, допускается к эксплуатации и измерительный прибор можно отправлять заказчику.
    В противном случае выдается извещение о непригодности пирометра.

А как быть если опять же при истинной температуре 700 °С, инфракрасный термометр показывает предельное отклонение не ±2°С, а допустим ±5°С или даже ±10°С ?
Поверку такой дистанционный термометр не пройдет. Отправлять в утиль ? Рановато это делать. Поскольку предусмотрена калибровка пирометра. Образно говоря это последний шанс, возможность для инфракрасного термометра продолжить свою измерительную карьеру.
Калибровка пирометра предусматривает сравнение температуры АЧТ с показаниями пирометра в контрольных точках и расчетом поправок.
По результатам калибровки составляется протокол. При дальнейшей эксплуатации к результатам бесконтактного измерения температуры необходимо добавлять или отнимать указанные поправки – они могут быть как положительными, так и отрицательными. Таким образом, удается выйти на приемлемые показатели. Проще говоря – калибровка это установление зависимостей между истинной температурой и показаниями бесконтактного термометра эмпирическим путем.
Протокол калибровки пирометра
А как быть если температура попадает в интервал между измеренными контрольными точками, ведь проведения калибровки через каждый градус или тем более через каждую десятую долю градуса утомительно и долго ? На помощь приходит математический аппарат интерполяции, для описания функции при помощи полиномов, позволяющих вычислить любое промежуточное значение.

Поверка пирометра не пройдена – что дальше ?

Представим себе ситуации, что пирометр протестирован и выдается заключение, что инфракрасный термометр  не соответствует заявленным характеристикам. Кто должен разбираться в причинах ?
Никак не орган, выдающий заключение. Он только сообщает, что пирометр поверку не прошел и все. Разбирать, проводить экспертизу, докапываться до истины, специалисты не обязаны. Наверняка они и смогут это сделать, но за это придется доплатить.
Принимать решение, что делать дальше, продолжать ли сотрудничество с поставщиком, или заключить договор с другим производителем пирометров, решает заказчик на пирометры. Именно он и должен установить, в чем же собственно дело и почему пирометр не прошел поверку. По большому счету такие случаи на совести поставщика. Как можно продавать инфракрасные пирометры, указывать в паспорте, что допустим погрешность дистанционного измерения температуры составляет ±2°С, а при поверке, выяснится что все ±10°С ?
Одно дело, если производитель действительно не проверил отпускаемую партию товара или существующая методика контроля качества не совершенна. Другой вопрос, если производитель сознательно знает, что допущен брак, но в надежде на авось – а вдруг пройдет, и отгружает партию.
Вот тут-то и необходима поверка пирометра ! Хорошо если требования с бесконтактному измерению температуры невелики, пирометры спокойно продаются до тех пор, пока одному из клиентов не потребуется официально заключении о поверке…
Рассмотрим несколько примеров, когда ошибки в изготовлении пирометров приводят к увеличению погрешности и бесконтактный термометр поверку не пройдет.

Оптические метрологические ошибки в пирометрии

Погрешность бесконтактного инфракрасного термометра складывается из множества составляющих:

  • материал фокусирующей линзы;
  • качества изготовления линзы;
  • точность монтажа линзы;
  • точность измерения термоэлектрического преобразователя;
  • точность АЦП при пересчете аналогового сигнала в цифровую форму.

Рассмотрим как оптическая часть пирометра – линза, визуально наблюдаемая в передней части прибора, может повлиять на результаты поверки пирометров.
Первое, с чем сталкивается инфракрасное излучение, исходящее от объектов, не важно, это АЧТ при поверке или калибровке пирометра или в процессе эксплуатации, это фокусирующая линза. И при малейших дефектах, даже если электроника сработает на “пятерочку”, уложиться в заданную погрешность не удастся.
Рассмотрим, как оптическая аберрация может оказать влияние на точность бесконтактного измерения температуры и результаты поверки пирометра.
Тепловой поток по физической природе представляет собой то же электромагнитное излучение, как и видимый свет, а значит, подчиняется тем же законам распространения волн.
В связи с этим возникает интересный вопрос. Если законы для электромагнитных волн едины, то оптические приборы, такие как бинокль, подзорная труба или телескоп, увеличивают и фокусируют только видимый свет или через линзы проникают и инфракрасные лучи ?
Правила едины и инфракрасное излучение точно также фокусируется. Вопрос в том, что наши глаза не видят  ИК лучи, но это не значит, что оптика не способна их воспринимать.
Поэтому в термометр инфракрасный встроена фокусирующая линза и не исключены оптические аберрации или результирующие искажения изображений. Только картины эти не видимые - инфракрасные, и чтобы их воспринимать визуально в виде цифр – значений температуры или температурной карты и предназначен дистанционный термометр и его “старший брат” – тепловизор.
Применительно к пирометрам из-за несовершенства – дефектности линз, в основном оказывают влияние сферические и хроматические аберрации.
Сферическая аберрация линзы пирометра заключается в том, что инфракрасные лучи, прошедшие через плоскость линзы, преломляются под разным углом. ИК лучи, ближние к краю выпуклой линзы, преломляются под большим углом, или на более ближнем расстоянии, чем лучи вблизи оптической оси. Поэтому инфракрасное излучение не собирается в фокусе и “размывается”. В результате пирометр “думает”, что тепловой поток слабее, чем в реальности и температура на дисплее, измеренная бесконтактным образом, будет занижена.

Сферическая аберрация оптической линзы бесконтактного термометра

Если допущен брак при выпуске партии, что подтверждается при поверке пирометра, сферическая абберация линзы инфракрасного термометра устраняется на заводе-изготовителе путем замены линз  с использованием стекла с корректным показателем преломления.

Хроматическая аберрация оптики ИК термометра

Хроматическая аберрация оптической линзы определяется функцией зависимости показателя преломления от длины волны, что также влияет на размытие фокуса инфракрасного излучения.
Коротковолновые тепловые лучи преломляются больше и имеют более короткое фокусное расстояние, чем длинноволновые.
Хроматическая аберрация ИК термометра должна выявляться на этапе контроля качества пирометров на заводе и устраняется путем замены линзы с оптическим стеклом, обладающим коэффициентом преломления, не зависящим от длины волны.
Учитывая, что портативные пирометры, представленные в продаже, рассчитаны на участок волн инфракрасного излучения в пределах от 8 до 14 мкм, инфракрасные волны в этом же диапазоне должны одинаково преломляться и собираться в фокусе линзы.
Материал для линз необходимо выбирать так, чтобы взаимно компенсировать хроматические аберрации линз для электромагнитного излучения различной длины.
Другим фактором точности является количество инфракрасного излучения, проходящего через линзу к термоэлектрическому датчику бесконтактного термометра. Тепловой поток возрастает с увеличением площади диаметра линзы.
Чем больше количество приходящего излучения, тем лучше температурное разрешение, и меньшее влияние теплового шума самого инфракрасного термометра. Особенно важен увеличенный диаметр линзы прибора пирометра для передачи достаточного количества энергии к датчику при измерении низких температурах, малых объектах и больших расстояниях до предмета исследования.
Но обратной стороной медали является то, что сферическая аберрация линзы ИК термометра увеличивается с диаметром.
В результате наблюдается в чем-то противоречивая зависимость между размерами бесконтактного термометра, диаметром линзы, точностью и стоимостью.
Чем больше апертура, тем более высококачественное оптическое стекло должно использоваться в процессе производства фокусирующей оптики, и тем выше устанавливается на пирометр цена из-за затрат на комплектующие.
Инфракрасные термометры небольших габаритов собирают меньше инфракрасного излучения, но и меньше эффект сферической аберрации. Увеличить в ограниченных пределах собираемый поток излучения можно за счет использования более дорогих линз. Но зачастую бюджетные бесконтактные термометры оснащаются дешевыми, спрессованными из пластика линзами без качественной обработки поверхности и нанесенного покрытия, что также влияет на точность измерения температуры и результаты поверки пирометров.
С другой стороны, высококачественный стеклянный объектив и специальное антибликовое покрытие в значительной мере влияет на увеличение улавливаемого инфракрасного излучения.
Линзы небольшого размера из низкокачественного материала в свою очередь влияют на оптическое разрешение, передавая слабый сигнал к датчику. Приходиться приближаться к объекту, или сам объект должен быть большего размера, что снижает эффективность от бесконтактного метода измерения температуры.
Здесь продолжаются аналогии по сравнению с оптикой, той же визуальной трубой. Профессионалы готовы заплатить немалые деньги за оптический прибор с увеличенной апертурой. Чем больше диаметр линзы, тем больше собирается света, что особенно актуально в вечернее время.
С пирометрами та же картина, только играет роль не время суток – ИК термометр может измерять и в абсолютной темноте, а мощность инфракрасного излучения – аналог света в видимом диапазоне, если речь идет о бинокле или подзорной трубе.
Еще одной причиной того, что пирометр может не пройти проверку – неверное установленное фокусное расстояние. Даже при идеальной высококачественной линзе, если датчик – преобразователь температуры в электрический сигнал смещен от фокуса, на него опять же попадет ослабленный тепловой поток, и значение температуры на дисплее дистанционного термометра будет занижено.
Поверку такой пирометр не пройдет, а вот калибровку вполне может. Это может быть решением, если во всем диапазоне в нескольких контрольных точках, рассчитать поправки, как указывалось выше.
С финансовой точки зрения, разница в качестве и на пирометр цена в меньшей степени зависят от электронных цифровых схем, а в наибольшей степени определяются свойствами оптической системы. Поэтому при выборе пирометра, в особенности для использования на производстве, при бесконтактном измерении с больших расстояний и с высокой точностью необходимо поинтересоваться у менеджеров, проходит ли поверку выбранный инфракрасный термометр, поскольку как мы выяснили, поверка пирометра гарантирует соответствие погрешности дистанционного измерения температуры паспортным данным, а сюда в свою очередь входят и качество изготовления фокусирующей линзы и верно установленное фокусное расстояние и цифровая электроника пирометра.

Автор - ЧП Бром

17 Января 2017 1077 0
Оставить отзыв
Поставьте оценку
Код защиты:
captcha
Ваш ответ
Код защиты:
captcha
Ваш комментарий будет опубликован после модерации администратором
Похожие посты
Фильтр
Найдено 5 
Подтвердите
Для того, что бы добавить товар в список желаний, Вам нужно