Наиболее часто задаваемые вопросы по пирометрам Термоконт-ТЦ4П, Термоконт-ТЦ4С, Термоконт-ТЦ5П, Термоконт-ТЦ5С

Вопрос: Ваши Термоконт-ТЦ4, Термоконт-ТЦ5 имеют погрешность измерения 0,3%, в то время как схожие с ними Термоконт-ТЦ2, Термоконт-ТЦ3 – всего 0,5%. Разница вроде бы и невелика. Зачем же вам понадобилось делать 0,3%-е приборы, к тому же еще и заметно более дорогие, чем уже имеющиеся полупроцентные?

Ответ: Несмотря на то, что 0,3% и 0,5% - это на первый взгляд почти одно и то же, между семействами Термоконт-ТЦ4, Термоконт-ТЦ5 с одной стороны, и Термоконт-ТЦ2, Термоконт-ТЦ3 с другой стороны существует принципиальная разница. Приемно-усилительные узлы у первых – термостабилизированы, в то время как у вторых – нет. И это поднимает первые на качественно иную ступень, благодаря чему они на законном основании названы нами прецизионными. Вторые же – просто очень хорошие.

Вопрос: Поясните, почему приборы с погрешностью 0,3% вы относите к прецизионным, а с погрешностью 0,5% - нет? Ведь величина погрешности у вторых больше, чем у первых, не на порядки, и даже не в разы, а всего на 60%. Что, есть какое-то значение погрешности, ниже которой прибор должен причисляться к прецизионным, а выше которой – к обычным?

Ответ: Дело даже не в конкретном значении погрешности. Можно занести в память обычного пирометра такую градуировочную кривую, что его показания при измерении температуры эталонного излучателя будут отличаться от показаний задатчика излучателя всего на 1…3 градуса во всем диапазоне измеряемых температур. Мы это делали неоднократно. Но у обычного, не прецизионного пирометра, столь малой погрешность будет лишь при какой-то определенной температуре – той, при которой прибор калибровался.

Пусть, к примеру, калибровка производилась в апреле, и температура воздуха была равна +20,5С. Спустя день или даже неделю хорошо откалиброванный прибор будет вас радовать малым значением погрешности. Но пройдет два месяца, температура воздуха в помещении прогреется до +25…26С, и вы, установив этот прибор на эталонный излучатель, с удивлением обнаружите, что вместо 1…3 градусов погрешность составит 2…5 градусов, а при 30-градусной жаре – и вовсе 4…7.

Поэтому критерием прецизионности является даже не сама погрешность (хотя она в действительности для прецизионного прибора должна быть довольно низкой), а то, сохраняется ли ее малое значение при изменении окружающих условий (в первую очередь температуры окружающей среды, а также и влажности, давления, расстояния от пирометра до объекта измерения и ряда других). У прецизионных погрешность сохраняет свое малое значение при изменении указанных параметров, у обычных – растет, причем рост этот может быть довольно большим.

И еще. В пирометрии, в отличие от техники измерения напряжений, двукратное уменьшение погрешности измерений – это переход к приборам более высокого уровня. Погрешность измерений порядка 0,1…0,2% - это уровень национальных эталонов. Так что пирометр с погрешностью измерения 0,3% и термостабилизацией приемно-усилительного узла – это качественно иной прибор, нежели даже полупроцентный пирометр, но без термостабилизации. Ну а между 0,3%-м и однопроцентным прибором – не одна, а целых две ступени, и это нужно отчетливо сознавать.

Вопрос: Поясните, почему именно зависимость от температуры окружающей среды формирует самую большую дополнительную погрешность?

Ответ: Современный уровень развития элементной базы позволяет сделать электронику пирометра очень совершенной. И если раньше чуть ли не основным источником погрешности пирометров была нелинейность градуировочной характеристики, то линеаризация ее с помощью микропроцессора сняла проблему вовсе. Далее, источники опорного напряжения стали столь совершенными, что уходы составляют чуть ли не тысячные доли процента на градус, линейность преобразования современных аналого-цифровых преобразователей – сотые доли процента во всем диапазоне входных напряжений. Поэтому электроника большинства современных пирометров с точки зрения разработок 15…20-летней давности – просто верх совершенства.

А вот приемники излучения как были несовершенными, так и остались. Например, у любого фотодиода с ростом температуры изменяется положение правой границы полосы пропускания. Это физика, она совершенно одинакова что в кремниевых фотодиодах известнейшей японской фирмы Hamamatsu, что в старых добрых отечественных ФД-24К. Цифры ухода с ростом температуры и там, и там практически идентичны: в обоих случаях коэффициент преобразования энергии излучения в электрический сигнал имеет температурный уход примерно на уровне 0,3…0,4% на градус. Другими словами, изменение температуры окружающей среды на 10 градусов изменит ток фотодиода на 3…4%. На температурах 500…700 градусов это создает дополнительную погрешность в 1…2 градуса, на температурах 1500 градусов и выше – 4…6 градусов. Такой же вклад дает и изменение полосы пропускания фильтра, формирующего спектральную характеристику. Итого – дополнительная погрешность измерения самого лучшего обычного (без термостабилизации) пирометра, выполненного на основе кремниевого фотодиода, не может быть меньше 0,5% на каждые 10 градусов изменения температуры окружающей среды.

Если пирометр выполнен на другом фотодиоде – например, на индий-галлий-арсенидном, то он может быть лишен такого дополнительного источника температурной погрешности, как фильтр. Полоса пропускания таких пирометров определяется исключительно полосой пропускания самого фотодиода. Но у индий-галлий-арсенидных фотодиодов за счет расширения полосы пропускания в область 1,5…1,6 мкм температурный дрейф коэффициента преобразования энергии излучения в электрический сигнал оказывается примерно в 2…2,5 раза выше, чем у кремниевых фотодиодов. В итоге дополнительная погрешность измерения самого лучшего обычного (без термостабилизации) пирометра, выполненного на основе индий-галлий-арсенидного фотодиода, также оказывается не меньше 0,5% на каждые 10 градусов изменения температуры окружающей среды. А то и больше.

Пирометры спектрального отношения имеют некоторые особенности. В них, как известно, значение температуры объекта определяется по соотношению сигналов в различных спектральных диапазонах – например, в наших пирометрах Термоконт-ТЦ в диапазонах 0,6…0,9 мкм и 0,9…1,1 мкм. Указанное изменение сигнала за счет изменения температуры окружающей среды ярко выражено для спектрального диапазона 0,9…1,1 мкм, и слабо выражено для диапазона 0,6…0,9 мкм (хотя в обоих случаях знак изменения одинаков). Поэтому величина дополнительной погрешности измерения обычного (без термостабилизации) пирометра спектрального отношения, выполненного на основе кремниевых фотодиодов, примерно такая же – порядка 0,5% на каждые 10 градусов изменения температуры окружающей среды.

Вопрос: Должен ли указанный параметр быть приведен в технических характеристиках на пирометр?

Ответ: Да, в соответствии с действующим ГОСТом на пирометры этот параметр должен быть указан и подтвержден в ходе испытаний. Но увы, в последние 10-15 лет эти требования соблюдались далеко не всеми производителями. Ну и для импортных приборов наш ГОСТ – не указ, при их сертификации также часть предусмотренных ГОСТом параметров не проверялась, да и в исходной документации они не приводятся. Поэтому может создаться впечатление, что у большинства пирометров этой дополнительной погрешности, определяемой изменением температуры окружающей среды, просто нет, коль скоро о ней ничего не говорится в технических характеристиках. Но что бы вам ни говорил продавец прибора по поводу отсутствия этой погрешности – знайте: если в описании на пирометр отсутствует информация о термостабилизации приемного узла (именно приемного, а не узла электроники), то прибор заведомо имеет дополнительную погрешность, связанную с изменением окружающей температуры. В лучшем случае она равна 0,5% на каждые 10 градусов изменения температуры окружающей среды, в худшем – в 3…5 раз хуже. А если продавец прибора, особенно импортного, утверждает, что производитель – фирма с мировым именем, и что она настолько хорошо все делает, что такой погрешности ни у одного из ее приборов не может быть в принципе (менеджер с хорошо подвешенным языком способен привести и не такие аргументы) – будьте уверены, сознательно или несознательно, но вас вводят в заблуждение, пирометр без термостабилизации приемного узла не может не иметь этой погрешности.

Вопрос: А какова дополнительная погрешность, определяемая изменением температуры окружающей среды, у пирометров Термоконт?

Ответ: У наших 0,3%-х пирометров эта погрешность отсутствует именно за счет термостабилизации приемно-усилительного узла. У остальных она составляет 0,5% на каждые 10 градусов изменения температуры окружающей среды.

Вопрос: А чем еще отличаются Термоконт-ТЦ4, Термоконт-ТЦ5?

Ответ: Да в остальном они такие же, как Термоконт-ТЦ2, Термоконт-ТЦ3. Так что рекомендую посмотреть аналогичный документ на эти пирометры, там все сказано.