Bezkontaktowe pomiary temperatury

Pomiary temperatury należą do grupy najczęściej wykonywanych pomiarów wielkości nieelektrycznych

Dotychczasowe metody pomiarowe były bardzo kłopotliwe w praktyce elektryka. Wymagały one kontaktu czujnika temperatury z miejscem pomiaru, co bardzo często ze względów bezpieczeństwa powodowało niemożność wykonania wielu pomiarów. Dodatkowo wymagały one stabilizacji wskazań, oraz dla małych obiektów naruszały warunki pomiarowe. Tych wad nie mają pomiary wykonywane metodą bezdotykową -pomiary pirometryczne. W tej metodzie pomiary wykonywane są z odległości.

Rys.1. Pomiar temperatury pirometrem

 

Niedawno firma SONEL S.A. wprowadziła na rynek dla nowe mierniki: DIT-130 oraz DIT-500

Zastosowana w nich metoda pirometryczna, pozwala na bezkontaktowy pomiar temperatury. Pirometry wykorzystują zależność promieniowania cieplnego ciał w podczerwieni w zależności od ich temperatury. Mierniki te mierzą temperaturę powierzchni przedmiotu. Układ optyczny urządzenia wykrywa wyemitowaną, odbitą i przesłaną energię, która zostaje zebrana i skoncentrowana na detektorze. Układ elektroniczny urządzenia przekłada te informacje na odczyt temperatury, który zostaje przedstawiony na wyświetlaczu miernika. Czas reakcji pirometrów jest bardzo krótki i wynosi 1 s dla DIT-130 i 150ms dla DIT-500. Mierniki są bardzo proste w obsłudze. Mają ergonomiczną obudowę, wykonaną w technologii dwukomponentowej. Zakres stosowania mierników pirometrycznych jest bardzo szeroki: od pomiaru temperatury urządzeń elektrycznych poprzez ocenę zagrożenia pożarowego, branżę spożywczą, obsługę parku maszynowego i wiele innych. Mierniki pirometryczne stanowią alternatywę dla stosowania drogich kamer termowizyjnych.

Emisyjność termiczna

Ilość emitowanej energii w podczerwieni zależy od rodzaju materiałów. Emisyjność jest terminem stosowanym celem opisu charakterystyki emisji energii przez materiały. Większość (90% typowych zastosowań) organicznych materiałów oraz malowanych lub oksydowanych powierzchni, wykazuje emisyjność na poziomie 0,95 (fabryczne ustawienie mierników). Przykładowe wielkości emisyjności podano w Tablicy 1.

Niedokładne odczyty temperatury będą powodowane pomiarami błyszczących lub polerowanych powierzchni metalowych, np. miedzianych szynoprzewodów. Celem kompensacji tego zjawiska należy pokryć powierzchnię będącą przedmiotem pomiaru taśmą maskującą lub cienką warstwą czarnej farby. Wówczas po odczekaniu aż taśma osiągnie tę samą temperaturę jak materiał pod nią, należy zmierzyć temperaturę taśmy lub pomalowanej powierzchni. Aby wyeliminować tą niedogodność, w miernikach jest możliwość doboru emisyjności do mierzonego obiektu.

Tablica 1. Przykładowe wielkości emisyjności

Materiał	Emisyjność termiczna
beton	0,94
ziemia	0,92 do 0,96
ceramika	0,90 do 0,94
skóra ludzka	0,98
drewno	0,90
tlenki miedzi	0,78

Mierniki pozwalają na ustawienie emisyjności w przedziale od 0,10 do 1,00. W przypadku pomiarów materiałów o nieznanej emisyjności możliwe jest automatyczne jej wyznaczenie (tylko DIT-130) z wykorzystaniem będącej na wyposażeniu sondy temperaturowej typu K.

Wykonywanie pomiarów

Mierniki DIT-130 i DIT-500 umożliwiają wykonywanie pomiarów temperatury metodą pirometryczną (bezkontaktową). Dodatkowo pozwalają na pomiary z wykorzystaniem sondy temperaturowej typu K.

 

Rys. 2 Miernik DIT-130

Mają one  bardzo prostą obsługę- pomiar dokonywany jest po naciśnięciu spustu przyrządu. Wynik prezentowany jest na wyświetlaczu LCD z podświetlaniem.

W celu wykonania pomiaru należy skierować pirometr na mierzony obiekt. Pomocnym jest wbudowany wskaźnik laserowy, służący tylko do ukierunkowania wskazań. Możliwe jest wyłączenie lasera, ale wówczas utrudnione jest określenie miejsca pomiaru.

Miernik DIT-130 ma pojedynczy, a miernik DIT-500 posiada podwójny wskaźnik laserowy. Należy być pewnym, że pole pomiarowe pirometru jest mniejsze od obszaru mierzonego. Zwiększając odległość (D) pirometru od obiektu rośnie wielkość pola pomiarowego (S) – Rys. 3.

 

Rys. 3. Zależność wielkości pola pomiarowego od odległości dla pirometru DIT-500

 

Oferowane pirometry różnią się zastosowanym układem optycznym

Pirometr DIT-130 przeznaczony jest dla szerokiego kręgu odbiorców  i ma system optyczny D:S =13:1. Oznacza to,  że dla pomiaru z odległości 13 cm wielkość pola pomiarowego ma 1 cm. DIT- 500 jest przeznaczony dla wymagających odbiorców i może być stosowany do pomiarów z dużych odległości (D:S = 50:1). Przykładowo dla pomiaru z odległości 1250 mm wielkość pola pomiarowego ma średnicę 25mm.

 

Rys. 4 Miernik DIT-500

 

Należy pamiętać, że nie jest możliwe wykonywanie pomiarów przez materiały przezroczyste- np. szybę, zmierzona wówczas będzie temperatura szkła.  Para, pył, dym, itp. mogą uniemożliwiać wykonanie dokładnych pomiarów na skutek zakłóceń, jakie powodują w funkcjonowaniu układu optycznego urządzenia.

Tablica 2.  Zakres pomiarowy  miernika DIT-130

Zakres pomiarowy w podczerwieni (pirometr)	-32,0…380oC
Zakres pomiarowy z  sondą typu K	-50,0…1370oC

Tablica 3.  Zakres pomiarowy miernika DIT-500

Zakres pomiarowy w podczerwieni (pirometr)	-50,0…1600oC
Zakres pomiarowy z  sondą typu K	-50,0…1370oC

Oprócz odczytu temperatury przyrządy pozwalają na pomiar wartości minimalnej, maksymalnej, średniej oraz pomiary względne. Można wybrać pomiary w skali Celsjusza (oC) lub Fahrenheita (oF). Automatycznie po zakończeniu pomiaru wynik zostaje zatrzymany na wyświetlaczu. Mierniki posiadają pamięć wewnętrzną  wyników pomiarów. Miernik DIT-130 posiada pamięć 20 pomiarów, DIT-500 - 100 pomiarów. W procesach technologicznych bardzo przydatną funkcją jest możliwość ustawienia w miernikach alarmu po przekroczeniu wybranej wartości minimalnej i maksymalnej temperatury. Oba mierniki dodatkowo pozwalają na wykonywanie ciągłego pomiaru temperatury- wówczas po wybraniu tej funkcji bez konieczności ciągłego naciskania spustu dokonywane są pomiary. Miernik DIT-500 posiada w standardowym wyposażeniu statyw pozwalający na ustawienie miernika w wybranym położeniu. DIT-500 jest wyposażony w port USB i pozwala na przesyłanie zmierzonej temperatury do komputera. Za pomocą dostarczonego w wyposażeniu standardowym oprogramowania, możliwe jest przedstawienie  na wykresie zmian temperatury mierzonej metodą pirometryczną (IR) oraz z wykorzystaniem sondy  typu K (TK).

Rys. 5. Widok okna programu odczytu rejestratora temperatury miernika DIT-500