Наиболее часто задаваемые вопросы по пирометрам Термоконт-ТВ2П, Термоконт-ТВ2С, Термоконт-ТВ3П, Термоконт-ТВ3С и ответы на них

Вопрос: Ваши Термоконт-ТВ2, Термоконт-ТВ3 стоят дороже аналогичных отечественных приборов. В то же время, если сравнить их внешний вид и основные характеристики – диапазон измеряемых температур, погрешность измерений, показатель визирования и т.д., то он ничем среди них не выделяется. Чем же объяснить их более высокую цену?

Ответ: Да, действительно, если сравнить упомянутые характеристики, то между всеми отечественными приборами одного класса нет заметной разницы. Кстати, обратите внимание, по совокупности основных характеристик даже гораздо более дорогие импортные приборы таких известных фирм, как FLIR SYSTEM (бывшая AGEMA), или MIKRON, также не имеют в сравнении с ними заметных преимуществ. Это неудивительно. Установленные на фиксированном расстоянии от излучателя и поставленные в так называемые нормальные условия (температура воздуха от +20 до +25С, относительная влажность не более 80%, отсутствуют внешние электрические и магнитные поля, за исключением Земного), все перечисленные приборы ведут себя одинаково, причем одинаково хорошо. В самом деле, если в столь тепличных условиях какой-либо из упомянутых приборов ведет себя плохо, то кому он такой понадобится?
Различия проявляются тогда, когда условия начинают отличаться от вышеуказанных – прибор из лабораторных условий попадает в гораздо более жесткие цеховые. Там и сильные электромагнитные поля от индукционных печей, и перепады температур, и водяной пар перед измеряемой поверхностью, и многое другое, что неизбежно сказывается на точности измерений. И здесь приборы, не адаптированные к этим жестким условиям, у которых основная погрешность измерений даже в лаборатории с трудом укладывается в заданные рамки, создают потребителю много проблем.
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. Поэтому с конкурирующими отечественными 1%-ми приборами нужно сравнивать наши 1%-е Термоконт-ТВ6, Термоконт-ТВ7, а не полпроцентные Термоконт-ТВ2, Термоконт-ТВ3.

Вопрос: А в чем выражается адаптированность ваших Термоконт-ТВ2, Термоконт-ТВ3 к этим жестким условиям?

Ответ: При разработке наших пирометров Термоконт-ТВ2П, Термоконт-ТВ2С, Термоконт-ТВ3П, Термоконт-ТВ3С нами был принят целый комплекс мер, которые направлены на то, чтобы если не исключить совсем, то хотя бы минимизировать влияние упомянутых неблагоприятных цеховых условий. Например, в качестве приемников излучения мы использовали фотодиоды. На первый взгляд даже может показаться, что это плохое решение. Ведь на кремниевых фотодиодах практически невозможно измерить температуру ниже 500С, в то время как на пироэлементах, термобатареях или болометрах легко сделать пирометр, работающий вообще от минусовых температур!
Однако мы пошли на применение фотодиодов. И хотя при этом мы проиграли в цифре, характеризующей нижний предел измерения наших приборов, мы, как будет показано ниже, выиграли в точности прибора, в его стабильности, резко снизили зависимость показаний пирометра от изменения температуры окружающей среды и сделали прибор практически нечувствительным к сильным электромагнитным полям.

Вопрос: Поясните поподробнее. За счет чего, например, вы получили выигрыш в точности?

Ответ: Дело вот в чем. Особенность пирометра, выполненного на фотодиоде – отличающаяся от остальных приемников форма зависимости сигнала на выходе усилителя от температуры. Не вдаваясь в тонкости, отмечу, что при использовании термобатареи, пироэлемента или болометра один и тот же шумовой сигнал с выхода усилителя может давать погрешность 3…4С при измерении высоких температур, и 5…6С – средних и низких. И если в первом случае 3…4С составляют от 1200…1500С меньше, чем обычно заявляемый 1% погрешности, то 5…6С от 400…500?С уже в 1% не укладываются, или укладываются, что называется, на пределе.
Наш пирометр, выполненный на основе фотодиода, имеет иную характеристику. Поэтому шумовой сигнал, эквивалентный погрешности 3…4С на высокой температуре, при измерении более низких температур соответствует погрешности, примерно вдвое меньшей (1…2С). Поэтому в обоих случаях, т.е. во всем измеряемом температурном диапазоне, погрешность измерения может быть заметно меньше, чем у пирометров на термобатарее или пироприемнике, и легко укладывается в полпроцента. Упомянутое свойство фотодиодной характеристики приводит также к хорошей воспроизводимости и повторяемости результатов измерения при неизменной температуре объекта, что заметно облегчает работу с прибором. Эти факты давно известны. Во всех трудах, посвященных погрешностям пирометров, подчеркивается, что при измерении в длинноволновой части ИК-диапазона происходит заметное уменьшение нижней границы диапазона измеряемых температур, но одновременно с этим столь же заметно увеличивается погрешность измерений при температурах свыше 300…500С. Поэтому мы (также как и многие серьезные зарубежные производители пирометров) для измерения температуры свыше 500С используем только фотодиодные приемники, ибо выполненные на них пирометры при измерении высоких температур ведут себя безукоризненно, в то время как их собратья на пироприемниках или на термобатареях создают пользователю на этих температурах немало проблем, в первую очередь связанных с погрешностью измерений и зависимостью показаний от расстояния между пирометром и объектом.

Вопрос: А в чем еще выражается адаптированность ваших Термоконт-ТВ2, Термоконт-ТВ3 к жестким цеховым условиям?

Ответ: Стационарные пирометры Термоконт-ТВ2С, Термоконт-ТВ3С выполнены в прочном металлическом корпусе. Помимо этого, они могут быть смонтированы в специально разработанный пылебрызгозащитный кожух (степень защиты IP65, поставляется по отдельному заказу). Кроме того, этот кожух имеет вход для подключения к магистрали сжатого воздуха, благодаря чему монтируемые в нем пирометры могут эксплуатироваться в таких местах, где температура окружающей среды доходит до +125С.

Вопрос: А что вы имели ввиду, говоря о стабильности вашего прибора?

Ответ: Дело в том, что когда вы проводите измерение, вы должны провести серию из как минимум трех замеров (на практике – пяти-семи), найти среднее значение, среднеквадратичное отклонение и т. д. – кто не знает, обратитесь к учебникам по теории измерений или к ГОСТ 8.207-76. Результатом измерений считается вышеупомянутое среднее значение. Чем меньше отличие каждого из замеров от результирующего среднего значения, тем стабильнее работает прибор, тем меньшее количество замеров вам нужно делать для получения требуемого результата. Для упомянутых пирометров Термоконт-ТВ2П, Термоконт-ТВ3П, например, при неизменной температуре излучателя разброс от замера к замеру обычно не превышает 1-2С при температуре излучателя от 600 до 700С, и 1-3С при температуре излучателя от 1600 до 1800С.

Вопрос: Действительно ли сильные электромагнитные поля могут влиять на показания пирометров?

Ответ: Это чуть ли не основной вопрос для приборов, измеряющих температуру в диапазоне от 500 до 2800С. Дело в том, что более чем на половине отечественных предприятий разогрев и плавление производится в индукционных печах. Токи величиной несколько сот ампер, проходящие по проводнику, десяток раз опоясывающему печь, создают магнитные поля такой силы, что неадаптированные к этим условиям приборы измеряют температуру с погрешностями, в 10-20 раз большими, чем основная. И поэтому при разработке пирометров Термоконт-ТВ2, Термоконт-ТВ3 мы предприняли все доступные нам меры, которые могли бы исключить влияние сильных электромагнитных полей на показания приборов.

Вопрос: То есть, тщательно их экранировали?

Ответ: Нет, экранировка может спасти далеко не всегда. Никто из производителей не располагает данными, каких значений может достигать магнитное поле от индукционной печи на конкретном предприятии. Поэтому даже если вы убедитесь, что ваша экранировка окажется эффективной у печи на одном заводе, это не гарантирует, что она будет столь же хорошей и на любом другом. Поэтому мы выработали концепцию, согласно которой в пирометрах Термоконт вообще не должно быть моточных элементов – трансформаторов, электромагнитов, электродвигателей, дросселей и т.д. Это накладывает серьезные ограничения на конструкцию прибора и на его электронику, повышает его стоимость, но благодаря такому подходу пирометр оказывается попросту нечувствительным к магнитному полю разумной величины.

Вопрос: Поясните поконкретнее, как магнитное поле может сказаться на работе пирометра?

Ответ: Современные пирометры в качестве приемников в подавляющем большинстве случаев используют сегодня или фотодиоды, или термобатареи, или пироприемники. Последние принципиально требуют, чтобы сигнал, приходящий на приемник, был модулированным, т.е. переменным. Модуляция осуществляется по-разному. Например, при помощи перемещающейся перед приемником шторки, движение которой задается электромагнитом, периодически втягивающим соединенный с ней сердечник, или диска с отверстиями, вращаемого микроэлектродвигателем. При попадании прибора в магнитное поле скорость вращения двигателя или частота колебаний шторки изменяется. (Кстати, наличие металлического корпуса не является защитой от низкочастотных магнитных полей, т.к. обычно этот корпус сделан из алюминиевых сплавов или тонкой стали). Система стабилизации пытается компенсировать изменение частоты, но ограниченный ресурс батареек (аккумуляторов) часто не дает возможности полностью компенсировать ее уход. А у пользователя нет средств ее контроля.

Вопрос: Ну и что?

Ответ: А вот что. Поскольку чувствительность пироэлектрического приемника линейно зависит от этой самой частоты модуляции, изменившаяся частота модуляции приводит к появлению неконтролируемой дополнительной погрешности измерений.
Во многих случаях эта погрешность мала. Но беда в том, что ее величина неизвестна. И кто поручится, что именно в вашем случае магнитное поле от стоящего невдалеке электродвигателя или от индукционной печи не приведет к появлению пяти- или десятипроцентной погрешности? Даже если вы измерите величину этого поля, располагаете ли вы зависимостью дополнительной погрешности применяемого вами пирометра от его величины?

Вопрос: А чем в этом случае лучше пирометры Термоконт?

Ответ: В пирометрах Термоконт-ТВ2П, Термоконт-ТВ2С, Термоконт-ТВ3П, Термоконт-ТВ3С в качестве приемников использованы фотодиоды, не требующие модулятора, и в них упомянутых подобных неконтролируемых погрешностей принципиально не возникает.

Вопрос: Если я правильно понял(а), магнитное поле может сказаться лишь на приборах, использующих механические модуляторы?

Ответ: Нет, не только. Если в электронной схеме прибора использованы моточные изделия без экранировки или с недостаточной степенью экранирования, это также может привести к появлению вышеописанной дополнительной погрешности с неконтролируемым уровнем. Например, если преобразователи напряжения (из батарейно-аккумуляторного питания в питание для остальных частей пирометра, в первую очередь аналоговых) у используемого пирометра выполнены на основе дроссельных преобразователей, то магнитное поле достаточной величины приводит к уменьшению или увеличению напряжения на выходе преобразователя относительно номинального. Такое отклонение всегда приводит к появлению дополнительной погрешности. Никто из производителей не дает ни принципиальных схем на свои приборы, из которых было бы ясно, есть ли в их составе моточные изделия. Не дается также и информации о величине вышеупомянутой дополнительной погрешности. А вы лишены какой-либо возможности самостоятельно оценить, есть ли в вашем случае электромагнитные поля с напряженностью, влияющей на показания пирометра, и если есть, какова величина их влияния. Опять риск.

Вопрос: А что сделано в Термоконт’е для предотвращения подобной ситуации?

Ответ: В пирометрах серии Термоконт применены безиндуктивные преобразователи, и подобные ошибки в них не возникают в принципе. Кстати, отсутствие влияния магнитного поля на показания наших приборов было подтверждено в ходе состоявшейся в 2004 г. сертификации с целью утверждения типа.

Вопрос: Кстати, а какие источники питания применены в Термоконт’е?

Ответ: Это также очень важный вопрос в отношении переносных приборов. Все они (не только Термоконт) питаются либо от аккумуляторов, либо от обычных батареек, подобных используемым в карманных фонарях. Казалось бы, никакой разницы. Но это лишь на первый взгляд. Человек, знакомый с реалиями отечественных крупных и средних предприятий, хорошо знает, сколько мороки возникает при попытке получить из бухгалтерии предприятия деньги за купленные взамен подсевших батарейки. Знает, как капризны бухгалтера при приеме документов, подтверждающих покупку, даже если покупка эта – батарейки общей стоимостью 50-80 рублей. Мы также знаем об этой проблеме не понаслышке, поэтому переносные пирометры серии Термоконт работают только от аккумуляторов. Мы используем малогабаритные самые что ни на есть стандартные аккумуляторы типоразмера АА, допускающие от 500 до 1000 циклов “заряд-разряд”. Естественно, что в комплект поставки обязательно входит и зарядное устройство.

Вопрос: А какой оптикой снабжены пирометры Термоконт?

Ответ: Оптика нашего прибора выполнена на основе качественного трехлинзового объектива из стекла, прозрачного в рабочем диапазоне длин волн (0,6…1,5 мкм). Это дороже, чем зеркальная оптика с защищающей ее тонкой 20…30-микронной лавсановой пленочкой, которую вы увидите во многих отечественных и зарубежных пирометрах. Но вариант со стоящей на входе оптической системы линзой более надежен, чем защищенная тонкой лавсановой пленкой зеркальная оптика конкурирующих приборов – в заводских условиях пленка может быть легко повреждена вследствие неаккуратной работы или недосмотра, и прибор придется везти в ремонт.

Вопрос: Мы говорили о том, что на показания пирометра может влиять достаточно сильное магнитное поле. А что еще может так сильно влиять на него?

Ответ: На показания пирометров может очень сильно влиять температура окружающей его среды. Как уже говорилось ранее, при температуре от 20 до 25 градусов Цельсия все пирометры ведут себя одинаково хорошо. Но подобные приборы чаще всего приходится использовать на открытом воздухе, где температура может быть и более высокой (до 30...35С), и более низкой (до 0С). Если не принимать никаких мер, то при этих повышенных или пониженных температурах пирометры могут иметь погрешность, гораздо большую, чем заявленные в технических характеристиках 1…2%. Так что если вы предполагаете использование приобретаемого прибора при температурах, отличных от 20…25С, обязательно поинтересуйтесь, какие меры приняты в нем для уменьшения дополнительной погрешности, связанной с изменением температуры окружающей среды.

Вопрос: А какие меры приняты в Термоконт-ТВ2, Термоконт-ТВ3?

Ответ: Упомянутая дополнительная погрешность вызвана двумя причинами – температурным уходом усилителей и АЦП в электронике прибора, и изменением под действием температуры характеристик оптического узла – объектива, приемника излучения и т.д.
Мы термокомпенсировали входной усилитель пирометра и АЦП. Результат этой термокомпенсации оказался следующим. При изменении температуры окружающей среды от 0 до 36С показания электронной схемы пирометров ДИЭЛТЕСТ при неизменном входном сигнале изменялись на 0,5%, что гораздо меньше основной погрешности. С нашей точки зрения, для приборов с основной погрешностью до 1% этот температурный “уход” электроники не должен превышать 0,3…0,5%.
Что касается приемника, то здесь, благодаря использованию фотодиода, нам и делать ничего не пришлось, чтобы добиться лучшей температурной стабильности, чем у конкурирующих приборов, и вот почему. И для термоэлектрических батарей, и для пироприемников, и для фотодиодов коэффициент преобразования энергии излучения в электрический сигнал имеет температурный уход примерно на уровне 0,2…0,4% на градус. Другими словами, изменение температуры окружающей среды на 10 градусов изменит ток фотодиода или напряжение на выходе пироэлемента (термобатареи) на 2…4%. Но для пирометров, сделанных на основе фотодиодов, это изменение сказывается в 50-100 раз меньше, чем для аналогов на пироэлементах и термобатареях. Причина этого состоит в том, что крутизна характеристики фотодиодного преобразователя на два порядка выше, чем у остальных, и одно и то же изменение сигнала на входе усилителя соответствует для фотодиода изменению температуры, более чем на порядок меньшему, чем для пироприемника или термобатареи.

Вопрос: В последние 10-20 лет все пирометры снабжают возможностью коррекции показаний по излучательной способности объекта. Последняя, как известно, принимает значение от 0,02...0,03 до 1. В пирометрах Термоконт предусмотрена коррекция значениями, большими, чем 1. Зачем это сделано?

Ответ: Реально, устанавливая коэффициент коррекции, пользователь в итоге учитывает не только излучательную способность объекта (она действительно изменяется от 0 до 1), но и расстояние до объекта, форму поверхности объекта, влияние отраженного излучения, завышение показаний при измерении нагретых объектов с большой площадью поверхности, и т.д. Поэтому правильнее говорить, что мы вводим в прибор некий коэффициент коррекции, учитывающий все перечисленные факторы. При этом диапазона 0,1…1,0 довольно часто оказывается недостаточно для получения достоверного результата. У всех пирометров Термоконт – расширенный диапазон установки коэффициента коррекции от (0,1 до 2,49), в то время как у пирометров остальных отечественных и большинства зарубежных фирм он ограничен значениями от 0,1 до 1,0. Мы даем методические указания по тому, как определять искомый коэффициент коррекции.

В завершение сказанного давайте еще раз подчеркнем главную мысль. При работе с такими непростыми приборами, как пирометры, большое значение играют тонкости, не отражаемые обычно в основных технических характеристиках. Но именно эти нюансы могут сделать работу с приобретаемой техникой крайне неудобной или неприятной, несмотря на то, что заявленные основные технические параметры будут хорошими. Самый яркий пример (увы!) – отечественные видеомагнитофоны. По заявленным характеристикам – число строк, градаций цвета, и т.д. – они ни в чем не уступали любому импортному аналогу. По цене – втрое дешевле (ВМ12 и ВМ18 иногда появлялись примерно за 30-40$, импортные же идут от 125…135$). Но кто из нас выбирал упомянутый отечественный видеомагнитофон? Ведь он и ленту иногда тянет, и время перемотки у него неразумно большое, и функциональные возможности нулевые, и у ВМ12 пульта нет, и загрузка сверху, и прописывает хуже, и головки засоряются, их приходится чистить, что крайне неудобно, и тюнер слабоват – список можно продолжить, но и этого достаточно. А ведь все перечисленное – тонкости, которые не отражены в технических характеристиках.

С учетом сказанного, при приобретении столь сложного прибора, как пирометр, нельзя принимать во внимание только основные характеристики приборов (температурный диапазон и погрешность измерений), да стоимость прибора. Очень важно учесть также ньюансы, о которых сказано выше. Если вы правильно оцените их и соотнесете с условиями, в которых вам предстоит использовать прибор, у вас не должно возникнуть с выбранным прибором больших проблем, независимо от его цены. Но если вы отмахнетесь от их анализа и во главу угла поставите только стоимость прибора, вас может постичь разочарование от его использования. Не повторяйте чужих ошибок.