+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
Как работает отпугиватель собак
Почему для отпугивания собак был выбран ультразвук, а не звуковой диапазон ? Разберемся как работают ультразвуковые приборы...
23 Июня 2016 16921
Принцип работы рефрактометра
Рассчитать мгновенно концентрацию растворенного вещества в растворе при помощи света, без лабораторного анализа ? Фантастика ! Рассмотрим принцип рабо...
07 Февраля 2016 13721
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 13573

Продвинутый “двухтысячник” + логгер температуры - пирометр IR-86XU

Пятитысячник, семитысячник: термины из словарного запаса альпинистов – смелых и ловких покорителей вершин.
И даже не самая высокая гора не покорится, если у спортсменов не будет качественного, проверенного и надо признать не дешевого снаряжения.

На первом, ну может на втором месте после стоимости, при выборе бесконтактного пирометра стоит диапазон  измеряемой  температуры.
Тут уж впору, проводя аналогии со скалолазанием и альпинизмом, ввести понятия “тысячник”, “двух тысячник” и даже “трех тысячник”.

В указанные интервалы попадает как минимум 90% всех реализуемых на рынке моделей. Почему ?
Ну предположим у производственного предприятия возникла необходимость в приборе с верхней границей в 6000 градусов. Даже сложно представить технологический процесс со столь экстремальными требованиями. Да нет таких. До такой температуры нагрета поверхность солнца.

Нет, конечно такие устройства существуют, и по большей части это так называемые оптические или яркостные измерители температуры, функционирующие не основе пирометрического метода.
Но давайте смотреть объективно.

Сталь, чугун – базовые элементы для развития индустриальной экономики, в расплавленном состоянии ну никак не превысят 2000°С, как бы мы их не нагревали.
Не говоря уже про “низкотемпературные” (в плане металлургии конечно) – золото, серебро, цинк, кремний, свинец…

Так что в практическом смысле 2000 градусов - это “потолок” для абсолютно подавляющего большинства технологических операций, связанных с нагревом деталей, заготовок, отливкой и ковкой готовых изделий.

Широким диапазоном бесконтактного измерения температур 1150~2250°С отличается серия IR-86xU, причем они имеют также увеличенный показатель оптического разрешения и настройку коэффициента эмиссии.

И наверное самая главная "фишка" – это регистраторы с возможностью подключения к компьютерной технике, наблюдением в режиме онлайн температурных процессов и записью в файл графиков температуры.

При измерении температуры почти всегда есть альтернатива – контактный термометр или удаленный способ.

Но если речь идет о высоких температурах, то термометр щуп – такой как для пищевых продуктов, воды, мяса, молока, однозначно не подойдет - 330°С вполне достаточно для столовой и ресторана, но ничтожно мало для машиностроительного цеха и тем более для металлургического производства.

Контактный датчиком температуры придется в самый раз, термопары K и J типа легко "перешагивают" предел в 1000 градусов, но мы ведем речь о 2000 градусов. Разработаны и такие тугоплавкие термопары, без разрушения проникающие в расплавленный слой металла, но !

  1. Они достаточно инерционны, и обеспечить оперативный съем информации о температуре с интервалом например в 1 секунду невозможно. Другое дело инфракрасные лучи - двигаются со скоростью света. Мгновенно производится фокусировка теплового излучения на линзе, а задержка может быть вызвана только при преобразовании температуры в электрический сигнал в термопреобразователе и пересчет аналогового значения в цифровое в АЦП измерительного прибора и то если объективно, ее можно не учитывать - от нажатия на курок до цифр на дисплее проходит меньше половины секунды.
  2. Термопары относятся к расходным материалам, что подразумевает постоянные финансовые затраты на их приобретение. Высокотемпературные измерители температуры данные получает дистанционно, без касания поэтому ни в каких расходных материалах не нуждается. Касания нет, а значит и износа. Ну кроме пружинки, возвращающей курок с исходное положение. Это шутка.
  3. Безопасность. Измерение экстремальной температуры например в ванне с расплавленной сталью контактным термометром производится при помощи удлинительного зонда. Рабочий персонал должен быть облачен в защитный костюм, но в любом случае приближение к объекту увеличивает риск производственных травм.
  4. При экспериментальных выплавках новых сплавов, при термообработке заготовок: закалке, отпуске, нормализации, необходимо проанализировать числовой ряд измеренных температурных значений с заданным интервалом между контрольными точками, для чего требуется прибор либо со встроенной памятью либо с возможностью коммутации к компьютерной технике для передачи данных и сохранения на жестком диске.

Мы озвучили как минимум 4 проблемы, и термопары явно не выигрывают ни по одному из пунктов. Впрочем, термопара – неизменный спутник приборов с настройкой коэффициента эмиссии, но об этом скажем чуть позже, а сейчас остановимся на преимуществах, рассмотрим чем именно линейка IR-86xU отличается “от себе подобных” и остановимся подробно на работе в режиме регистратора температуры.

Оптическое разрешение

IR-86xU входит в серию из 5-ти бесконтактных измерителей температуры, абсолютно идентичных, и различающихся по диапазону: IR-861U, IR-862U, IR-863U, IR-865U, IR-866U. Буква U в названии говорит о том, что устройства  снабжены разъемом и переходником для подключения к USB порту компьютера.

Теперь к цифрам. Показатель визирования или оптическое разрешение составляет 50:1. Много это или мало ? Смотря с какой стороны посмотреть. Для бытовых задач много, для производства – в самый раз.

Но в любом случае увеличенное значение, даже если цена будет выше, позволяет проводит измерение:

  • с дальнего расстояния;
  • с ближней дистанции, но зато мелких предметов.

Часто задают вопрос: “а температуру какого минимального размера предмета может измерить высокотемпературный ИК термометр ?”.



Возьмем самый простой случай – объект измерения круглый. Так вот, минимальный измеряемый диаметр равен диаметру оптической приемной линзы. И то если приблизить прибор вплотную.

Но поскольку тогда исчезает преимущество дистанционного метода измерения температуры, потому расчет предельного расстояния проводятся по простой пропорции: умножается размер объекта измерения на оптическое разрешение.

А если объект измерения не круглый – например, необходимо контролировать тепловой режим прямоугольной заготовки размером 10×12 см на протяжении 10 минут - с момента разлива жидкого металла в форму и до температуры остывания. С какой максимальной дистанции можно проводить термодетектирование ?

как оптическое разрешение связано с расстоянием

  1. Необходимо ориентироваться на минимальную геометрическую величину фигуры. В данном случае заготовка имеет прямоугольную форму и минимальная величина – это ширина: 10 см.
  2. Диаметр фокусирующей линзы значительно меньше, чем 10 см, а значит есть возможность удалиться от объекта исследования.
  3. Предельный диаметр пятна визирования, с которой возможно точное измерение температуры, когда условный круг на поверхности заготовки, с которого IR-866U собирает инфракрасные лучи, на 100% находится внутри заготовки, и не превышает 10 см.

Рассчитаем максимальную степень удаления при оптическом разрешении 50:1: 10 см×50≈500 мм.
Вот чем хороши модификации с увеличенным коэффициентом разрешения – предмет относительно небольшой площади можно контролировать дистанционно, а значит безопасно, с дистанции до 5 метров.

Но не следует забывать о 3-х важных моментах.

Во-первых, 5 метров – это предельно возможная дистанция. Если дистанционный прибор для измерения температуры будет закреплен на штативе со смещением хотя бы в один градус или заготовка сдвинется на один миллиметр, о точном значении можно забыть – в результат добавятся более холодные (а возможно и более горячие) потоки с окружающих заготовку областей.

Во-вторых, любой измерительный прибор, хоть цифровой или аналоговый всегда обладает погрешностью, а заготовки - допустимыми отклонениями от установленных размеров, поэтому проводить бесконтактное измерение температуры на пределе не желательно. Поэтому нужно или немного приблизиться, или если такой возможности нет, следует выбрать модель, немного доплатив,  с еще более высоким показателем оптического разрешения.

В-третьих, мы сделали допущение, что температура заготовки одинакова по всей площади, что позволило нам отдалить бесконтактный термометр на предельное расстояние. Но металл может нагреваться не равномерно или по условиях техпроцесса нагрев необходим только с одной стороны.

На рисунке видно, что левая часть заготовки нагрета до 600°С, а правая – до 900°С.

Если отдалиться на максимальную дистанцию, чтобы пятно визирование составило в диаметре предельные 10 см, то измерение температуры будет недостоверным, и нужно четко понимать - температуру какой области нам нужно получить.

Например, если нужно провести измерение в правой части, тогда необходимо приближаться до тех пор, пока пятно визирования будет в пределах высокотемпературной области (900°С).
Таких непростых особенностей техпроцесса могут быть десятки. Вот еще один пример.

Из квадратной детали пресс горячей штамповки выдавил два круглых отверстия. Прибор необходимо ориентировать таким образом, чтобы инфракрасное излучение попадало на фокусирующую линзу исключительно с металлической части, а не с высеченных областей. Для этого опять же понадобится расчет расстояния, чтобы измерительное пятно было целиком в интересующей зоне.

Настройка коэффициента эмиссии

Промышленное производство подразумевает выпуск однородной продукции в течение заданного периода времени, например до тех пор, пока не разработана новая линейка товаров или маркетологи просчитались, продукция оказалась не востребованной на рынке и придется снова настраивать оборудование.

Если же конвейер налажен, сбоев нет, то существует конечное множество материалов, их агрегатных состояний на последовательных этапах производства, а также ограниченный и предсказуемый диапазон контролируемых температур.

Пример производственной задачи.

Стальная деталь машины подается для механической обработки в начале конвейера. После проточки на токарном станке, необходимо выполнить нагрев высокочастотными токами перед закалкой. При этом индукционный подогрев должен осуществляться в течение 1 минуты до температуры +910°С.

Для этих целей подойдет IR-86xU и придется вспомнить про термопару.

Проблема в том, что после механической обработки деталь не нагревалась до температуры, при котором поверхностный слой начинает активно воздействовать с кислородом и окисляться, если конечно токарь не ошибся с числом оборотов, а вот после закалки образуется слой окислов, который станет непреодолимым препятствием для точного измерения температуры на расстоянии, если используется простенький ИК термометр без настройки коэффициента эмиссии.



Дело в том, что окисленная сталь, обработанная на токарном или фрезерном станке или полированная имеет коэффициент отражения, различающийся в десятки раз.

И ничего с этим поделать нельзя – законы природы под нас не подстроишь.

Но зато можно настроить IR-86xU – такая возможность есть.

Предлагается следующий алгоритм.

  1. Проводится пробный нагрев детали СВЧ излучением.
  2. Поверхность покрывается окислами и меняет свой коэффициент отражения (излучающую способность).
  3. Температура измеряется термопарой. Значение температуры принимается за эталонное.
  4. Одновременно проводится измерение дистанционно и выполняется ручная подстройка коэффициента эмиссии, пока разница между контактным и бесконтактным методом измерения температуры не станет минимальной.

В памяти сохраняется последнее измеренное значение коэффициента для заданных условий. Это важно ! Если например деталь не стальная, а например из цветного сплава, значение будет другим.

Но при массовом производстве неожиданностей не должно быть.

Мы не зря обратили внимание на запланированную программой выпуска продукции, при которой известен набор материалов, поступающих на обработку: механическую, термическую и перечень технологических операций.

Поэтому если заготовка стальная и после термообработки покроется окислом, то настройка производится 1 раз именно под конкретный тип материала – если поступает стальная деталь, то из цветного сплава точно не поступит.
Или поступит на другую линию, где будет установлен другой инфракрасный термометр, настроенный на иной тип материала с другим значением излучательной способностью.

Автоматический контроль диапазона температуры

Если прибор используется время от времени, и нет необходимости контролировать нахождение значения температуры в заданных пределах, достаточно выбрать недорогое устройство, но в этом случае все колебания  придется отслеживать визуально – глазами, что не сложно реализовать, поскольку объем измерительных операций не велики и такие задачи по большей степени относятся к бытовым.

Промышленные измерители температуры на расстоянии и IR-86xU не исключение, содержат полезную опцию: автоматический контроль заданного температурного диапазона.
Звучит сложно, а на самом деле это аналог терморегулятора, например в масляном обогревателе – как только ТЭН нагрел теплоноситель до верхнего уровня, срабатывает термореле и начинается процесс охлаждения до нижнего уровня. Потом опять включение. Только обогреватель излучает тепло, а дистанционный термометр собирает инфракрасное излучение.

как задать верхнюю и нижнюю  границу



Предусмотрена возможность задавать верхний предел контроля температуры (HAL) и нижний (LAL), что разгружает нашу мыслительную деятельность от рутинной процедуры постоянного сравнения заданного и текущего значений, что рано или поздно приведет к ошибке, особенно если предстоит проводить измерение температуры 10, 20,100 раз подряд – а это как раз задача для промышленности и конвейерного производства.

Предположим по конвейеру перемещаются детали, температуры которых должна быть больше 500°С и меньше 600°С, т.е. Δ составляет 100°С.
Как только очередная заготовка оказывается перед линзой измерителя, без функции контроля температурного диапазона пришлось бы выполнить мысленно ряд операций:

  • считать с дисплея текущее значение температуры;
  • сравнить его с предельными – входит в предусмотренный техпроцессом интервал или нет;
  • принять решение – например убрать с конвейера деталь, не соответствующую требованиям.

если температура превышена, звучит зуммер и мигает сигнализатор




Эта типичная задача, требующая программирования, и высокотемпературный ИК-термометр IR-86xU FLUS решает ее в два счета.

Как только температура выйдет за пределы, звучит зуммер и начинает мигать надпись на дисплее – например при значении ниже нижнего: ”Low”.

Упрощение процедур измерения температуры.

Представим себе, что по конвейеру движутся заготовки. В нужный момент времени лента останавливается для проведения очередного технологического процесса – например нагрева высокочастотным излучением и естественного охлаждения. Как измерить температуру ?

Коснуться термопарой ? В автоматическом режиме это сделать не так просто. Значит нужен манипулятор, перемещающий термопару к заготовке, причем необходимо разработать автоматическую систему контроля касания термопарой, чтобы на остановилась при касании заготовки. Достаточно сложно !

IR-866U решает технологическую задачу проще за счет бесконтактного метода измерения температуры. Ничего перемещать не надо. Никаких лишних действий.



Производится фиксация на винтовом разъеме, который предусмотрен внизу ручки, линза направляется на необходимую зону, предварительно рассчитывается расстояние, чтобы на расчетной дистанции пятно визирования находилась в пределах геометрических размеров заготовки.

До этого момента мы рассматривали как наше устройство даже при расширенных возможностях (подстройка коэффициента эмиссии, увеличенное оптическое разрешение, широкий температурный диапазон), фактически выступает как самый обычный бесконтактный измеритель температуры, потому изучим он как работает в режиме логгера.

Электронный регистратор - самописец

Визуально контролировать температурные процессы без ошибок и принимать своевременные решения возможно только при разовых измерениях.

Тем более, что в этом случае нет никакой возможности собирать статистическую информации за определенный период времени.

Именно так работают простейшие устройства – включил, измерил, запомнил. А может и забыл.

Максимум на что способны бытовые приборы: подсчитать – максимальное/минимальное/среднее значение


Хотя есть исключение – в продаже встречаются модели с несколькими ячейками памяти. Но обычно их так мало – в лучшем случае 100 или 200, так что в производственных условиях польза от них минимальная.

Для контроля на протяжении достаточно длительного периода времени, необходимо выполнение двух условий:

  • встроенный режим регистратора температуры;
  • информация должна сохраняться на внешнем носителе.

Опять же обратим внимание на исключение.

На рынке приборов для дистанционного замера температур уже появились разновидности со встроенной картой памяти, но их возможности весьма ограничены. Сколько объем карты памяти ? 4,8,16 ГБт. Такую же емкость носителя информации имеет и тепловизор для энергоаудита.

А вот ноутбуки практически все снабжаются жестким диском минимум на 500 МБт, а то и на 1 ТБт. Прочувствуйте разницу !
Но дело даже не столько в объеме памяти. Для полноценного воспроизведения температурного ряда в режиме онлайн, необходим достаточно большой дисплей, так все равно придется переносить данные из карты памяти.

Поэтому разумным выглядит следующее распределение функций:

  1. Данные передаются в ноутбук, не сохранясь в памяти термометра, который фактически выполняет две функции: измерительную и транзитную.
  2. Ноутбук или другой компьютер, совместимый по программному обеспечению, сохраняет данные, и выводит температурный график.

Именно по такому алгоритму работает IR-86xU, выступая "поставщиком" или проводником данных, а аналитическая составляющая возложена на средство компьютерной техники и в этом его отличие например от логгера температуры и влажности.

Например самописец-термогигрометр, записывает во встроенной памяти до 16000 значений параметров микроклимата, и только после окончания мониторинга двух показателей (проще говоря, когда его выключили), показания считываются и обрабатываются.

И по-другому не получится, поскольку такой специфический прибор часто устанавливается в автомобильных фурах рефрижераторах для многочасового “путешествия” и просто обязан обладать встроенной памятью и автономным питанием от батареек.

IR-86xU не нуждается в объемной памяти, и взаимодействует с компьютерной техникой по двум направлениям:

  • визуальное наблюдение оператором процессов изменения температуры;
  • сохранение числового ряда показателей температуры на жестком диске с последующим отображением и анализом.

Рассмотрим каждое направление по отдельности.
Можно спросить, а зачем нужна функция регистрации температурных процессов, если те же данные  можно просто наблюдать на дисплее ?

график температур на дисплее ноутбука

Да не совсем те же данные. Компьютер выводит не только числовые значения, параллельно с цифрами на дисплее. Программное обеспечение на диске, идущее в комплекте поставки, позволяет строить график, а это открывает возможности при визуальном наблюдении графического отображения температурной информации не потерять ни единого значения, а самое главное – выявить тренды.
Программа позволяет задавать:

  • минимальное и максимальное значение (аналог контроля диапазона). В этом случае части графика, выходящие за пределы, окрашиваются в заданные цвета;
  • период опроса датчика, точнее интервал между двумя соседними значениями графика температуры – от одной секунды и до целой минуты;
  • сохранять информацию в файл для последующего воспроизведения и анализа.


профессиональный промышленный пирометр - регистратор высокой температуры

Следует отметить, что в логгер температуры, прибор  "превращается" только после инсталляции программного обеспечения и подключения переходника, соединяющего с портом USB ноутбука.

В этот момент блокируется функция автоматического отключения питания – это логично, поскольку предстоит многоминутный беспрерывный мониторинг.

Какой задавать период опроса датчика ? Это значение определяется технологическими условиями, а именно прогнозируемой скоростью набора или падения температуры.

Пример. Две металлических заготовки нагреты до заданной температуры и после этого одна из них идет на закалку, путем резкого погружения в воду или масло, а другая – плавно и медленно охлаждается, отдавая тепло в окружающее пространство.

В зависимости от метода термообработки, меняется внутренняя структура. Материал становится более хрупким, твердым или наоборот мягким.

При резком охлаждении температура падает буквально за несколько секунд, и в этом случае график должен быт максимально подробным – рекомендуется задать период опроса - 1 секунда.

При медленном охлаждения интервал наблюдения исчисляется минутами, а может и часами, и интервал между двумя близлежащими значениями графика температуры можно увеличить, даже до 1 минуты.

настройка программного обеспечения

В этом плане важен другой момент. Почему программным обеспечением установлен минимальный интервал 1 секунда ? Этот показатель определяется в первую очередь временем отклика или временем реакции на скорость изменения температуры.
IR-86xU отличаются оперативность при динамически изменяющихся температурных процессах – время между измерением и отображением на дисплее не превышает 0,25 с.

Стоимость.

Как показывает опыт продаж, в подавляющем большинстве случаев, IR-86xU FLUS заказывают юридические лица, для которых цена не является накладной и составляет буквально доли процента в себестоимости выпускаемой продукции.

Что касается частных лиц, то как мы отметили, широчайший температурный диапазон более 1000 градусов и тем более режим самописца температуры окажется не востребованным в домашних условиях.

12 Апреля 2017 1124 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