Приборы для бесконтактного измерения температуры и средства для их поверки, разработанные на Омском заводе “Эталон”
Неделько А.Ю
Омский завод “Эталон” - государственное предприятие Госстандарта России - специализируется на разработке и производстве образцовых и технических средств измерения температуры
Сектором пирометрии завода “Эталон” разработана серия пирометров и моделей абсолютно черных тел (АЧТ) с различными параметрами, стоимость которых ниже стоимости импортных и отечественных аналогов
Пирометры
Во всех пирометрах серии применена диафрагменная система фокусировки, позволяющая получить показатель визирования до 1:40 и минимальную площадь контролируемого объекта до 2-3 кв. мм. Для обработки полученного сигнала используется как микропроцессор, так и аналоговый узел вычислений.
В зависимости от исполнения диапазон измеряемых температур составляет от минус 20 до 400гр. С, от 100 до 1200гр. С и от 400 до 2000гр. С, показатель визирования соответственно 1:10, 1:15, 1:30. Пирометр имеет небольшие габаритные размеры (98*57*120 мм), небольшой потребляемый ток (около 10 мА). Среднее время непрерывной работы без замены батареи питания (элемент “Крона”) составляет 48-72 часа. Задание излучающей способности объекта производится плавно от 0.1 до 1 при помощи потенциометра. В пирометры устанавливается лазерный прицел и экономичная импульсная схема преобразования напряжения, позволяющая прибору сохранять работоспособность при разряде батареи до 3.5-4В. Основная приведенная погрешность измерения не превышает 2%. Для измерения температуры достаточно нажать кнопку включения питания, установить излучающую способность исследуемого объекта и направить лазерный целеуказатель пирометра на нужную точку. Через 2-3 секунды на цифровом дисплее появится значение температуры объекта в градусах Цельсия. При работе в условиях плохой освещенности необходимо включить подсветку дисплея
Пирометры выпускаются в четырех исполнениях в зависимости от диапазона измеряемых температур и показателя визирования. Конструктивно пирометр выполнен в виде трубы с расположенными в ней диафрагмой, модулятором, приемником излучения, и печатными платами микропроцессорного узла линеаризации. Подключение пирометра к источнику питания (30 +/- 0,5 В) и измерительной цепи производится при помощи разъема, расположенного на тыльной стороне преобразователя. Здесь же расположено отверстие, через которое осуществляется доступ к шлицу резистора коррекции на излучательную способность объекта. Пирометр подключается к электрическим цепям, устанавливается в монтажную арматуру и наводится на объект при помощи регулировочных пазов в арматуре. Вращением шлица резистора устанавливается излучательная способность объекта, считывание результатов измерений производится со вторичного прибора (например Щ300). Прибор пылезащищенного исполнения с защитой от бросков пламени, рабочий диапазон температур окружающей среды от +5 до +50гр. С.
Тепловизор
сканирующий строчный ТСС-1 обеспечивает сканирование
равномерно движущихся объектов (вращающиеся печи, прокат и т.п.) с
разрешением не менее 150 элементов в строке с углом обзора 120гр. .
Прибор отображает тепловые поля в диапазоне от +200 до +650гр. С с
разрешающей способностью по температуре 1гр. С. Тепловизор
предназначен для дистанционной визуализации тепловых полей объектов
различных областей промышленности в реальном времени, их регистрации
и хранения в виде изображений. Передача информации на экран монитора
компьютера осуществляется посредством стандартного интерфейса
RS-232. Полученная картина распределения температур на поверхности
объекта позволяет судить о ходе тепловых процессов, состоянии
теплоизоляции, определять места перегрева тепловых установок и т.п.
Прибор питается от сети 220В и не нуждается в операторе после
установки и
подключения.
Модели абсолютно черных тел (АЧТ) являются эталонными излучателями и предназначены для поверки пирометров с рабочими участками в любой области спектра. АЧТ разрабатывались для поверки и аттестации пирометров разработанных на заводе “Эталон”, но они пригодны для поверки пирометров других фирм соответствующего класса точности.
АЧТ-165/40/100 предназначено для настройки и поверки средств бесконтактного измерения температуры (пирометров суммарного и частичного излучения, сканирующих пирометров и др.) в диапазоне температур от 40 до 100гр. С в лабораторных и цеховых условиях. АЧТ состоит из теплового излучателя, блока управления БУ-1 и соединительных кабелей. Тепловой излучатель выполнен в цилиндрическом металлическом корпусе, внутри которого расположен резервуар объемом 7.5 литров. Между корпусом и резервуаром находится теплоизоляция. В резервуар через верхний патрубок заливается теплоноситель - дистиллированная вода. Тепловой излучатель выполнен в виде цилиндрической полости диаметром 165 мм с гофрированным дном, покрытой черной матовой эмалью для создания необходимого коэффициента черноты. Для нагрева теплоносителя в резервуаре расположены нагревательные элементы - торцевой и продольный. Для достижения равномерного распределения температуры по стенкам и дну полости осуществляется принудительное перемешивание теплоносителя посредством мешалки, вращаемой через шкив электродвигателем. Регулирование осуществляется при помощи датчика, расположенного в потоке жидкости. При аттестации были получены следующие характеристики: коэффициент излучения полости не менее 0.98, погрешность воспроизведения температуры излучающей полости и нестабильность ее поддержания за 30 минут не более 0.1гр. С, разрешение температурного дисплея - 0.01гр. С. Связь между БУ-1 и компьютером возможна посредством RS-232.
АЧТ-100/1100 предназначено для поверки и градуировки пирометров в диапазоне температур от 100 до 1100гр. С в лабораторных условиях. Основной частью изделия является печь МТП-2М, в которой установлена вставка из жаропрочного металла с конической излучающей полостью диаметром 35 мм. Угол конической полости и положение вставки относительно торцевых полостей печи подобраны таким образом, чтобы обеспечить минимальный градиент по поверхности конуса.
Печь МТП-2М установлена на оптической скамье. На этой же скамье установлен штатив для закрепления поверяемого пирометра и диафрагма, защищающая прибор от теплового излучения печи. Установка необходимой для поверки температуры и ее поддержание в течение необходимого времени производится регулятором РТ-1. Измерение температуры излучающей полости производится образцовой платино-платинородиевой термопарой (ППО) ПП(S). Для исключения влияния температуры окружающей среды холодные концы термопары помещаются в нулевой термостат, заполненный смесью молотого льда и воды. Коэффициент излучения полости АЧТ не менее 0.985, время выхода на максимальную температуру около 60 минут, дрейф температуры не более 0,5гр. С/мин.
АЧТ-16/900/2500 предназначено для градуировки и поверки рабочих средств бесконтактного измерения температуры в диапазоне от 900 до 2500гр. С. АЧТ-16/900/2500 реализует цилиндрическую (с гофрированным дном) модель АЧТ с автоматическим поддержанием температуры излучающей полости и атмосферой инертного газа (аргона) внутри.В качестве излучающей полости используется графитовая труба (внутренний диаметр 16 мм) прямого нагрева с гофрированным дном в центре. Для отвода тепла от корпуса и токоподводящих фланцев в системе охлаждения непрерывно циркулирует вода (150 л/час), для предотвращения выгорания графита осуществляется непрерывная продувка излучающей полости аргоном (0.3-0.5 л/сек). Скорость нагрева и выход на заданный температурный режим излучателя АЧТ с последующим автоматическим поддержанием температуры осуществляется при помощи блока управления БУ-1М и быстродействующего пирометра ПСД-1, используемого в качестве датчика обратной связи. Электропитание подводится со вторичной низковольтной обмотки силового трансформатора через шины питания. Первичной обмоткой управляет БУ-1М. Эффективный коэффициент излучения полости не менее 0.99, колебания температуры в установившемся режиме в течение 15 минут не более +/- 5гр. С, потребляемая мощность при температуре излучателя 2500гр. С около 10 кВт
В настоящее время все вышеперечисленные приборы прошли испытания на утверждение типа, оформляется документация на получение соответствующих сертификатов.