Пн–Пт: 09:00–17:00 brom@brom.ua

Як інфрачервоний пірометр вимірює температуру

Що робити, якщо при видаленні або наближення цифра на дисплеї пірометра, починає «танцювати», змінюючись часто досить значно? Від чого залежить точність дистанційного вимірювання температури?
Питання виникають один за іншим. А ось відповіді знайти не так просто. Вся справа в особливостях невидимого інфрачервоного випромінювання.

Щоб зрозуміти, як спеціалізовані безконтактні ІЧ пірометри “збирають" віддалено потоки променистої енергії, щоб подати як то кажуть в одному фільмі, нам прямо "на блюдечку, з блакитною облямівкою", а точніше у вигляді готового температурного показника, можна згадати, як з кожним метром розширюється світловий потік від ліхтарика вночі, у вигляді конуса, вже в декількох десятках метрів висвітлюючи коло значного діаметра.

Від характеристик рефлектора та інших складових частин оптики значною мірою залежить фокусування світлового променя з відривом. Освітлювач генерує потік світла у видимій частині спектра, а ІЧ-пірометри навпаки, вловлюють тепловий потік нагрітих об'єктів. Фактично датчик температури знаходиться у вершині конуса. Можна сміливо сказати, що це ліхтар навпаки.

Як інфрачервоний пірометр вимірює температуру на відстані

Перше, що спадає на думку, перш ніж випробувати пристрій на відстані, направити його на джерело тепла. У якості такого може виступити батарея опалення або більш сучасний конвектор.
Точність вимірювання залежить від ряду параметрів, але в значній мірі – від дистанції до об'єкта.

  1. Посуньте руку з пірометром ближче до обігрівача, і вхідна лінза акуратно «збере» теплові промені з невеликої кругової ділянки, так званої плями візування (зелений колір на малюнку). Це достовірні свідчення.
  2. Бажаєте провести тест на межі технічних можливостей? Тоді доведеться зробити ще крок-другий, віддаляючись.
    Будьте готові, що у разі виходу назад, кругова зона розширюється до критичної межі (червоний діаметр).
    В цьому випадку найменше відхилення вгору-вниз спотворює результати!
  3. Якщо відійти ще далі, датчик починає «захоплювати» теплові промені з сусідніх, прилеглих областей, нагрів яких може значно відрізнятися від істинного значення на досліджуваній площі.


Зокрема, можуть «підмішувати» прохолодні потоки повітря від віконних блоків і статі, що візуально може показати тепловізор для енергоаудиту. А це нам зовсім ні до чого.

Але ж інфрачервоне випромінювання невидиме і ви на жаль про це не дізнаєтеся, перебуваючи в повній впевненості, що пірометр не підведе і надасть достовірні дані. Доводиться покладатися на розрахункові величини, а для цього потрібно: вивчити мінімум теорії з даної теми і мати хоча б примітивне просторову уяву. Правда, якщо вбудована лазерна указка, рішення проблеми полегшується за рахунок зорового контролю.

Як точно зафіксувати зону вимірювання і вірно розрахувати відстань до об'єкта ?

Ключова характеристика кожного пірометра - співвідношення D: S (D-видалення, S-діаметр кола). Це так звана роздільна здатність або показник візування.

Що таке оптична роздільна здатність

Пояснимо на прикладі. Припустимо, що показник становить 12:1.

На практиці для коректного розрахунку відстані, досить вирішити в розумі найпростішу арифметичну задачу.
Припустимо, що розмір досліджуваного об'єкта становить – 1 метр.

В такому випадку максимальне видалення не може перевищувати: D=12×1/1 = 12 метрів.

При зменшенні розміру до 0,5 м, гранична відстань пропорційно складе: D=12×0,5/1 = 6 метрів.

А ось далі 12 м відходити не можна! Чому? Згадаймо розглянутий вище малюнок по батареї - наш прилад вловить паразитное теплове випромінювання з сусідніх об'єктів. І прилад до речі зовсім не винен. Міряє відповідно до своїх можливостей. Не влаштовує - слід купити більш потужний пірометр, з оптичним показником, що досягає 1:50 або навіть 1:75, що характерно для професійних дистанційних пристроїв, правда ціна буде відчутно більше - в 2-3-5 разів, що легко перевірити, проаналізувавши асортимент в інтернет-магазинах України.

Зате з ростом цієї величини розширюються можливості по контролю нагріву дрібних об'єктів на значній відстані.
Але в побуті такі екстремальні завдання практично не зустрічаються. Рекордне значення знадобиться на виробництві при температурному моніторингу небезпечних технологічних процесів, коли при всьому бажанні, підійти близько небезпечно:

  • високовольтна напруга;
  • бризки розплавленого металу;
  • шкідливі продукти газоутворення.

Не варто забувати, що наведені розрахунки визначають критичне (граничне або максимальне) віддалення.
Для отримання гарантованих результатів, бажано наблизитися, щоб пляма візування (коло з позначенням S на малюнку вище) було менше діаметра предмета.


Не завжди присутня лінійна залежність між відстанню до об'єкта та плямою візування.
У продажу можна зустріти види пірометрів з різною просторовою формою діаграми поля зору.
Найбільш складно провести вимірювання температури на відстані, коли зона чутливості спочатку звужується, а потім розширюється (на середньому малюнку).
У більшості випадків в паспортних даних не приведена подібна діаграма і визначити оптимальну дистанцію можливо досвідченим (емпіричним) шляхом.