Застосування промислових пірометрів у промисловості

Посилання на сторінку сайту Магазину Gtest(R) з номенклатурою пірометрів (ІК термометрів), а також рекомендовані прилади та статті для подальшої самоосвіти - наприкінці цієї Розділу

Спектральний діапазон пірометра

При виборі інфрачервоного пірометра для конкретного застосування спектральний діапазон пірометра є одним із найважливіших параметрів, які слід враховувати. Спектральний діапазон визначає довжини хвиль, куди реагує пірометр.

Основи

Безконтактне вимірювання температури включає вимірювання пірометром температури конкретного матеріалу на основі інфрачервоного випромінювання (ІЧ), що випускається матеріалом. Спектральний діапазон пірометра - це дуже невелика частина в інфрачервоній області електромагнітного спектру з довжинами хвиль довше, ніж у видимого світла, і коротше, ніж радіохвилі.

Всі матеріали випромінюють інфрачервоне випромінювання (ІЧ), але вони випромінюють випромінювання нерівномірно по всіх довжинах хвиль. Вибір певного спектрального діапазону оптимізує пірометр для реагування на довжини хвиль, що підходять для матеріалу та/або способу застосування пірометра.

Звичайні спектральні діапазони

Хоча корисна частина інфрачервоного спектру лежить у діапазоні довжин хвиль приблизно від 0,7 до 39 мкм (іноді лише 0,55 мкм), більшість пірометрів на ринку пропонуються зі спектральними діапазонами приблизно від 0,8 до 14 мкм (мкм = мікрони). Ось кілька прикладів загальнодоступних спектральних діапазонів:

• 0,8–1,1 мкм, який зазвичай називають «пірометром на 1 мкм»

• Вузькосмуговий 1,5 мкм або 1,6 мкм, який зазвичай має ширину смуги пропускання приблизно 0,2 мкм.

• Широкополосний спектральний діапазон від 8 до 14 мкм.

Важливість спектрального діапазону для безконтактного вимірювання температури спонукала HEITRONICS опублікувати спектральні криві відгуки стандартних спектральних діапазонів, які пропонуються в посібнику користувача пірометра. Спектральна крива відгуку спектрального діапазону визначає відносну чутливість пірометра (або тепловізійної камери) у всьому діапазоні довжин хвиль.

Приклад спектральної кривої відгуку HEITRONICS показаний нижче; цей варіант відноситься до спектрального діапазону 8 -14 мікрон:

ВІДНОСНА ЧУВЧІСТЬ ДО ДОВЖИНИ ХВИЛІ

Нижче наведено приклад кривої спектрального відгуку HEITRONICS для спектрального діапазону 5 мікрон:

Моделі HEITRONICS

Номери моделей пірометрів HEITRONICS зазвичай створюються для позначення спектрального діапазону моделі. У номері моделі перші чотири символи представляють серію пірометра (наприклад, KT15 та CT18). Дві цифри після десяткової точки позначають спектральний діапазон. Наприклад, модель «KT19.82» є однією із серії пірометрів HEITRONICS KT19, яка має спектральний діапазон 8…14 мкм.

 Додаткові приклади моделей HEITRONICS:

CT18.03 = 1 μm

CT18.04 = 1.6 μm

KT15.42 = 4.9 … 5.5 μm

Програми для вимірювання низьких, середніх та високих температур

Фізика безконтактного вимірювання температури шляхом збору інфрачервоного випромінювання, що випускається, від мети показує зв'язок між спектральним діапазоном і вимірюваною температурою. Зазвичай вищі температури вимірюються за допомогою приладів з більш короткими довжинами хвиль, а нижчі температури вимірюються за допомогою приладів з довшими довжинами хвиль.

Існує безліч випадків, коли оптимальне рішення для вимірювання температури не відповідатиме цій класифікації низьких/середніх/високих температур. Наприклад, високотемпературну кераміку найкраще вимірювати за допомогою довгохвильових пірометрів через типові характеристики пропускання інфрачервоного (ІЧ) випромінювання керамікою на середніх і коротких довжинах хвиль ІЧ-діапазону. Загальною метою вибору найбільш відповідного спектрального діапазону є уникнення довжин хвиль, які проходять через ціль. Метою є мінімізація відбивної здатності і, таким чином, максимізація ефективної випромінювальної здатності (випромінювальна здатність + відбивна здатність + пропускна здатність = 1,0).

Наше визначення інтервалів низьких, середніх та високих температур зазвичай оцінюється так:

• Низькотемпературні програми можуть знаходитися в діапазоні від -100 до 500 ⁰C

• Середньотемпературні програми можуть знаходитися в діапазоні від 200 до 1000 ⁰C

• Високотемпературні програми знаходяться в діапазоні від 500 до 3000 ⁰C

Докладнішу інформацію про довжини хвиль та спектральні діапазони див.

Зв'яжіться з нами для отримання допомоги у виборі спектрального діапазону або заповніть форму «Вимоги до заявки клієнта» та надішліть її на win@wintron.com для розгляду одним із наших експертів.

Посібник з вибору пірометра

Вимірювання низьких температур за допомогою довгохвильових спектральних діапазонів

Інфрачервоні пірометри HEITRONICS використовуються для широкого спектру низькотемпературних вимірювань та підтримують вимоги до вимірювань, що варіюються від загальних до спеціальних та складних. Ці інфрачервоні низькотемпературні пірометри вимірюють температуру різних матеріалів, таких як папір, товстий пластик, гума, текстиль, асфальт, дерево, будівельні матеріали, сільське господарство, продукти харчування, морська/водна поверхня, сніг, лід, земля, хмари/небо, пофарбовані метали, сильно окислена сталь і низькотемператур.

Нижні межі вимірювання для моделей низькотемпературних пірометрів HEITRONICS включають: -100, -50, -30 або 0 oC

Діапазони вимірювання цих моделей включають:

• -100 … 200 °C
• -50 … 200 °C
• -50 … 1000 °C
• -30 … 500 °C
• 0 … 3000 °C 

Пірометри низької температури

Вимірювання середньої температури за допомогою середньо- та довгохвильового спектрального діапазону

Пірометри HEITRONICS середньо- та довгохвильового спектрального діапазону вимірюють температуру у додатках вимірювання середньої температури, які включають вимірювання температури металів, вогнетривкої цегли, вуглецю/графіту або спостереження через гарячі гази згоряння та полум'я, а також у багатьох інших додатках.

Нижні межі вимірювання для моделей пірометрів середньої температури HEITRONICS включають: 100, 140, 250 або 300 °C

Діапазон вимірювання цих пірометрів включає наступне:

• 100 … 1400 °C
• 140 … 1000 °C
• 250 … 1400 °C
• 300 … 1500 °C 

Пірометри середньої температури

Вимірювання високих температур за допомогою короткохвильового спектрального діапазону

Пірометри короткохвильового спектрального діапазону HEITRONICS вимірюють температуру високотемпературних додатків.

Залежно від моделі пірометра нижня межа виміру може становити 200 °C, а верхня - 3000 °C. Модель CT18.04 може бути виготовлена ​​з двома діапазонами температур, що охоплюють від 200 до 2900 °C в одному пірометрі.

Наступні моделі можуть використовуватися для вимірювання різних металів: сталевий стрижень та дріт, кування, прокатка, індукційне нагрівання та термообробка; вогнетривка цегла, вуглець/графіт, спостереження через гарячі димові гази та полум'я та багато інших додатків.

Стандартне застосування Спектральний діапазон Моделі HEITRONICS

Сталь, графіт 1 µm CT18.03

Сталь вогнетривка 1.6 µm CT18.04

Високотемпературні пірометри

У наступних моделях використовується оптоволоконний кабель для визначення невеликої лінзи на відстані до 5 метрів від корпусу електроніки пірометра. Оптоволоконний кабель та лінза витримують температуру навколишнього середовища до 180 °C, можуть встановлюватися в обмеженому просторі та витримують удари та вібрацію набагато краще, ніж електроніка.

Стандартна програма Спектральний діапазон Моделі HEITRONICS

Вуглецева сталь, графіт 1 µm CT18.03LL

Стали для нижчих температур 1.6 µm CT18.04LL

Високотемпературні пірометри – з використанням оптоволоконного кабелю.

Інфрачервоні пірометри для спеціальних застосувань

Рішення для вимірювання температури скла

Існує безліч різних додатків та процесів у скляній промисловості, в яких використовуються пірометри для безконтактного вимірювання температури. Програми включають: 

В цілому більш короткі спектральні діапазони довжин хвиль проникають у поверхню скла для вимірювання під поверхнею. Спектральні діапазони понад 5 мікронів використовуються для вимірювання поверхні скла. Оптимальний спектральний діапазон вимірювання температури поверхні скла під час перегляду через гарячий газ згоряння чи полум'я становить 5 мікрон.

Вузькосмуговий спектральний діапазон близько 8 мікрон призначений для найменшого проникнення в поверхню і, таким чином, для вимірювання найтоншого скла. Вузькосмуговий спектральний діапазон близько 8 мікрон також знаходиться там, де відбивна здатність скла найнижча. Спектральний діапазон 8..14 мікрон зазвичай використовується для найнижчих додатків вимірювання температури поверхні, але слід враховувати 15% відбивної здатності, пов'язаної з фоновою температурою, що відбивається від поверхні скла.

Рішення для скляної промисловості

Рішення для вимірювання тонкоплівкових полімерів

Існує безліч полімерів, що використовуються для створення тонкоплівкових пластиків. "Тонкий" зазвичай означає товщину менше 20...40 міл для вимірювання температури за допомогою ІЧ-термометра.

Вуглеводневі полімери, такі як поліетилен, поліпропілен і полістирол, найкраще випромінюють інфрачервоне випромінювання при 3,43 мкм та меншою мірою при 6,8 мкм. Поліефіри, ПТФЕ та полііміди найкраще випромінюють інфрачервоне випромінювання близько 8 мкм.

Десятиліття успішного застосування інфрачервоних термометрів для вимірювання тонких плівок включають лиття плівки, розтягування, екструзію, екструзійне покриття, покриття, ламінування, термоформування та конвертування.

Рішення для вимірювання тонкоплівкових полімерів

Вимірювання температури димових газів

Пірометри використовуються для вимірювання температури газу з метою забезпечення відповідності екологічним нормам, а також для контролю зони загоряння/горіння в котлі або сміттєспалювальної печі. Крім того, інфрачервоні пірометри дозволяють оптимізувати температуру зниження оксидів азоту (NOx) в системах селективного некаталітичного нейтралізації (SNCR).

Пірометричні рішення HEITRONICS встановлюються на об'єктах твердих побутових відходів (ТПВ)/відходів в енергію (WTE) та біомаси WTE, на сміттєспалювальних заводах для небезпечних відходів та в котлах для комунальних потреб на викопному паливі.

Гарячий газ згоряння випромінює інфрачервоне випромінювання на певних довжинах хвиль залежно від температури, матеріалів, що спалюються, і результуючої концентрації побічних продуктів згоряння. У всіх випадках високотемпературний газ вимірюється інфрачервоним пірометром із використанням інфрачервоної енергії, отриманої з глибини або стовпа газів у межах траєкторії огляду.

Вимірювання температури димових газів

Устаткування для калібрування інфрачервоного випромінювання

Стандарти передачі

Багато виробників інфрачервоних приладів для вимірювання температури будуть використовувати термометри перенесення випромінювання для отримання температури випромінювання від джерела випромінювання. Отримана температура джерела випромінювання потім використовується для калібрування інших приладів, що тестуються. Просто покладатися на температуру, яка відображається на контролері типового комерційно доступного джерела випромінювання, додасть невизначеності. Використання сертифікованого та кваліфікованого зразка перенесення дає можливість знизити невизначеність при правильному застосуванні у методі калібрування за схемою II.

Клієнтські користувачі, які мають резонаторні чорні тіла або пластинчасті джерела випромінювання, історично відправляли їх на калібрування або повторну сертифікацію. Транспортування джерела випромінювання додає ризику через удари та вібрацію під час транспортування. Найгірший сценарій може виникнути після того, як джерело випромінювання було повторно сертифіковано, а потім зазнало ударів та вібрації під час зворотного транспортування.

Якщо удари та вібрації змінюють розташування нагрівальних елементів або розташування внутрішнього датчика температури, який використовується для контролю, температури можуть бути зміщені без відома клієнта. Використання зразка перенесення усуває такий ризик. Еталон перенесення набагато краще підходить для транспортування, коли потрібне калібрування. Джерело випромінювання найкраще зберігати у лабораторії, постійно. Використання еталона перенесення, що має той же або близький до того ж спектральний діапазон, що і прилад, що тестується, зазвичай забезпечує можливість отримання найкращої результуючої невизначеності.

В області інфрачервоного калібрування необхідно враховувати безліч параметрів та умов. Wintronics готова надати детальну консультацію щодо інфрачервоного калібрування для вашого конкретного промислового застосування.

Джерела випромінювання чорного тіла

Інфрачервоні калібратори, сконструйовані з використанням порожнини з високою випромінювальною здатністю

HEITRONICS пропонує абсолютно чорні тіла, сконструйовані із порожниною. Правильно підібрана за розміром та формою порожнина забезпечує можливість досягнення найвищої випромінювальної здатності. Чим вище випромінювальна здатність порожнини, краще буде невизначеність для цього компонента розрахунку загальної невизначеності. HEITRONICS не виробляє пластинчастих джерел випромінювання, які зазвичай мають великий розмір області джерела.

Пластинчасті джерела випромінювання зазвичай мають випромінювальну здатність 0,95...0,96. Вони є найкращим вибором для калібрування недорогих портативних термометрів 8 ... 14 мікрон через широке поле зору (FOV) таких недорогих термометрів.