Каталог продукции
Директор ФРУНЗЕ
Александр Вилленович
Доктор технических наук

Пирометры специального назначения (Пирометры для научных исследований)

Развитие в последнее время элементной базы позволило резко улучшить потребительские характеристики практически всех измерительных приборов, в том числе и пирометров. Лучшие зарубежные и некоторые из отечественных пирометров характеризуются широким диапазоном измеряемых температур, инструментальной погрешностью лучше 1% от измеренного значения, высоким быстродействием, малыми габаритами и энергопотреблением и развитыми сервисными функциями. К таким приборам относятся, например, пирометры фирм MIKRON и RAYNGER (США), FLIR SYSTEMS (бывшая AGEMA, Швеция), отечественные ДИЭЛТЕСТ, КЕЛЬВИН и ФАВОРИТ.

Большинство из упомянутых приборов принадлежит к классу яркостных пирометров и пирометров частичного (полного) излучения, т.е. являются по сути дела одноканальными приборами. Они работают в одном диапазоне длин волн и вследствие этого имеют ряд принципиальных существенных недостатков, сдерживающих их широкое применение. В первую очередь к ним относится необходимость знать излучательную способность измеряемого объекта – коэффициент, показывающий, какую часть от излучения находящегося в тепловым равновесии с измеряемым объектом абсолютно черного тела испускает измеряемый объект. Далее, при измерении такими приборами необходимо, чтобы измеряемый участок полностью перекрывал поле зрения пирометра на выбранном расстоянии, ибо невыполнение этого требования ведет к неконтролируемому занижению результата измерений, иногда на порядок превышающему заявленную инструментальную погрешность. Третий недостаток состоит в том, что в связи с несовершенством оптики, связанным с высокими ценами на ИК-прозрачные материалы, приборы характеризуются зависимостью показаний от расстояния до объекта и от излучения прямо не попадающих в поле зрения пирометра областей измеряемого объекта.

Отмеченные проблемы носят принципиальный характер, в связи с чем разработчики все чаще обращаются к пирометрам спектрального отношения, определяющим температуру объекта по отношению сигналов в нескольких диапазонах длин волн. Таких диапазонов может быть свыше десятка, но на практике обычно ограничиваются двумя-тремя. Увеличение количества диапазонов сверх упомянутого числа не только усложняет конструкцию пирометра, но и ведет к сближению диапазонов и даже их частичному перекрытию, что приводит к снижению крутизны характеристики преобразования, и в конечном итоге к росту погрешности измерений.

Рассматриваемые ниже прецизионные *3 серии ДИЭЛТЕСТ являетюся двухканальными. Диапазоны измеряемых температур – 1000…3500 С (модификация =), 1200…2800 С (модификация 2), 1000…3000 С (модификация 3). Используемые диапазоны длин волн – в первой модификации 745…750 нм и 940…946 нм, во второй и третьей 0,6…0,7 мкм и 0,95…1,05 мкм. В последнем случае выбор их определялся с одной стороны необходимостью определять яркостную температуру на стандартной для пирометрии длине волны 0,65 мкм, а с другой стороны – желанием использовать широко распространенные приемники излучения на основе кремния.

Показатели визирования рассматриваемых пирометров 300:1 (модификации 1 и 2), и 700:1 (модификация 3). Столь большое значение показателя визирования последнего прибора позволяет ему надежно регистрировать температуру объекта диаметром всего 1 мм!

Относительное отверстие примененных объективов 1/4, фокусные расстояния – от 210 мм до 300 мм. Системы визирования – беспараллаксные, в поле зрения окуляра видна темная точка – отверстие полевой диафрагмы, и достаточно большая область измеряемого объекта вокруг нее, что позволяет легко сориентироваться, какая часть поверхности измеряется. Для минимизации зависимости показаний яркостных каналов от расстояния у приборов первых двух модификаций объективы допускают фокусировку на объект измерения. Диапазон рабочих расстояний от пирометра до объекта – от 1 до 3 м (модификация 1), от 0,6 до 1,1 м (модификация 2) и 70 см (модификация 3). Конструкция окуляра допускает замену его на миниатюрную видеокамеру (со своим объективом), что иногда оказывается необходимым для документирования поведения регистрируемой поверхности в процессе измерения.

Сигналы от приемников излучения каждого из каналов усиливаются независимыми усилителями и оцифровываются при помощи быстродействующих АЦП. Поскольку динамический диапазон канала 0,6…0,7 мкм в заданном температурном диапазоне превышает 2?103, в приборах второй и третьей модификаций диапазон измерений разбит на поддиапазоны – 1200…2000 С и 1500…2800 С (модификация 2) и 1000…2100С и 2100…3000 С (модификация 3). Для прибора второй модификации поддиапазоны умышленно выбраны со значительным перекрытием, дабы свести к минимуму необходимость переключения с одного из них на другой в ходе регистрации конкретного технологического процесса. Отметим, что в этом приборе для повышения быстродействия переключение между диапазонами устанавливается оператором заранее, и в ходе работы не изменяется. В приборе модификации 3 переключение между диапазонами осуществляется в автоматическом режиме.

Процессор осуществляет запуск АЦП, считывает с него информацию и преобразовает ее в температуру в соответствии с занесенным в него алгоритмом. Преобразование осуществляется независимо как в каждом из яркостных каналов, так и в канале спектрального отношения (по отношению сигналов в каналах). Все три измеренных температуры (две яркостных и цветовая) отображаются на цифровом индикаторе и выводятся в виде токов стандартного диапазона (аналоговый выход 0…20 мА), линейно зависящих от результатов измерения. Быстродействие пирометров (время измерения, обработки и выдачи результатов на индикатор и на аналоговые выходы) не превышает 9 мс (модификация 1), 20 мс(модификация 1), 30 мс (модификация 3).

Инструментальная погрешность пирометров во всем диапазоне измеряемых температур не превышает 3-4 С. При измерении температур свыше 1500 С допускается ослабление сигнала в сравнении с сигналом от излучения находящегося в тепловым равновесии с измеряемым объектом абсолютно черного тела на 75%, при этом инструментальная погрешность не превышает 1% от результата измерений, а в диапазоне 1300…1500 С – 2%.

Пирометры выполнены в стационарном одноблочном исполнении. Питание 220 В, 50 Гц, потребляемая мощность – 15 В*А.

Пирометры не имееют аналогов в стране и по ряду характеристик превосходят все известные импортные аналоги. Пирометр модификации 1 используется в институте механики МГУ им. М.В.

Ломоносова, модификации 2 – в НИТИ им. А.П.Александрова (г. Сосновый Бор Ленинградской области) в составе установки для исследования высокотемпературных материалов, модификации 3 – в установке исследования высокотемпературных материалов и сплавов в МИФИ.

Модификация 1:

Модификация 2:

 

 

Код счетчика Я.Метрики