Афонин А.В., Ньюпорт Р.К., Поляков В.С. и др. Основы инфракрасной термографии

Подождите немного. Документ загружается.

161

Ïðîäîëæåíèå òàáë. 2.7

162

Ïðîäîëæåíèå òàáë. 2.7

163

Òàáëèöà 2.8.

ExplorIR, òåðìîãðàôè÷åñêàÿ ñèñòåìà.

Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè

164

Ïðîäîëæåíèå òàáë. 2.8

Òàáëèöà 2.9.

PalmIR 250, òåïëîâèçèîííàÿ ñèñòåìà.

Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè

165

Òàáëèöà 2.10.

PalmIR PRO, òåïëîâèçèîííàÿ ñèñòåìà.

Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè

166

2.6. Ïèðîìåòðû

Ïèðîìåòðû îòíîñÿòñÿ ê êëàññó ðàäèîìåòðè÷åñêèõ ïðèáîðîâ è

ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû ïîâåðõíîñòè îáúåêòà äè-

ñòàíöèîííûì ñïîñîáîì, òîëüêî â îòëè÷èå îò òåðìîãðàôè÷åñêèõ ñèñ-

òåì îíè ïðîâîäÿò èçìåðåíèÿ â îäíîì ïîëå çðåíèÿ, ïåðåíàöåëèâàåìîì

îïåðàòîðîì.

Ñóùåñòâóåò íåñêîëüêî òèïîâ ïèðîìåòðîâ ÈÊ èçëó÷åíèÿ. Íàèáîëü-

øåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëè ÿðêîñòíûå, öâåòîâûå, ðàäèàöèîííûå

ïèðîìåòðû ïîëíîãî è ÷àñòè÷íîãî èçëó÷åíèÿ. Ïðèíöèï ðàáîòû ÿðêî-

ñòíûõ ïèðîìåòðîâ îñíîâûâàåòñÿ íà ñðàâíåíèè ÿðêîñòè îáúåêòà è ýòà-

ëîííîãî èçëó÷àòåëÿ òèïà ìîäåëè àáñîëþòíî ÷åðíîãî òåëà. B êà÷åñòâå

ýòàëîííîãî èçëó÷àòåëÿ â âûïóñêàåìûõ ïðèáîðàõ èñïîëüçóåòñÿ íèòü

íàêàëèâàíèÿ. Ïðè êîíòðîëå òåìïåðàòóðû äàííûì òèïîì ïðèáîðîâ

ðåçóëüòàò èçìåðåíèÿ âî ìíîãîì çàâèñèò îò ñîñòîÿíèÿ çðèòåëüíîãî àï-

ïàðàòà è àíàëèòè÷åñêèõ ñïîñîáíîñòåé îïåðàòîðà. Öâåòîâûå ïèðîìåòðû

ðàáîòàþò íà ïðèíöèïå ñîïîñòàâëåíèÿ ñèãíàëîâ â äâóõ óçêèõ ñïåêò-

ðàõ. Ðàäèàöèîííûå ïèðîìåòðû ñåãîäíÿ íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåíû. Îíè

ïîäðàçäåëÿþòñÿ íà äâå ãðóïïû  ÷àñòè÷íîãî è ïîëíîãî èçëó÷åíèÿ.

Ðàäèàöèîííûå ïèðîìåòðû ïîëíîãî èçëó÷åíèÿ ðàáîòàþò âî âñåì äèà-

ïàçîíå ÈÊ èçëó÷åíèÿ. Ïðèáîðû ÷àñòè÷íîãî èçëó÷åíèÿ òîëüêî â óç-

êîì äèàïàçîíå äëèí âîëí. Âûáîð òèïà ðàäèàöèîííîãî ïèðîìåòðà çà-

âèñèò îò ïîñòàâëåííîé çàäà÷è:

 îáëàñòü ñïåêòðà 7,68,4 ìêì (äëÿ êîíòðîëÿ ïðîèçâîäñòâà è ïå-

ðåðàáîòêè ïîëèýôèðíûõ ïëåíîê, ïëåíîê èç ôòîðîïîëèìåðîâ, òåôëî-

íà, àêðèëîâûõ, ïîëèàìèäíûõ, öåëëþëîçíûõ, àöåòàòíûõ, ïîëèóðåòà-

íîâûõ, ÏÂÕ, ïîëèêàðáîíàòíûõ);

 îáëàñòü ñïåêòðà 1,531,74 ìêì (äëÿ êîíòðîëÿ ïðîöåññîâ ðàôè-

íèðîâàíèÿ, ëèòüÿ è îáðàáîòêè ÷óãóíà, ñòàëè è äðóãèõ ìåòàëëîâ, à òàê-

æå ðàçëè÷íûå ïðèìåíåíèÿ â ñòåêîëüíîé è êåðàìè÷åñêîé ïðîìûøëåí-

íîñòè);

 îáëàñòü ñïåêòðà 4,65,4 ìêì (èçëó÷åíèÿ òåìïåðàòóðû ïîâåðõ-

íîñòè ñòåêëà â ïðîöåññå çàêàëêè, îòïóñêà, ôîðìèðîâàíèÿ, ñêëåèâà-

íèÿ, ëàìèíèðîâàíèÿ è ãèáêè);

 îáëàñòü ñïåêòðà 10 ìêì (äëÿ ðàáîòû â óñëîâèÿõ íåîïðåäåëåí-

íîé è ìåíÿþùåéñÿ èçëó÷àòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ïðè ïðîöåññàõ ðàôè-

íèðîâàíèÿ, ëèòüÿ è îáðàáîòêè ÷óãóíà, ñòàëè è äðóãèõ ìåòàëëîâ).

167

Â îñíîâå ðàáîòû ïèðîìåòðà ëåæèò ïðèíöèï ïðåîáðàçîâàíèÿ ïîòî-

êà èíôðàêðàñíîãî èçëó÷åíèÿ îò îáúåêòà, ïðèíèìàåìîãî ÷óâñòâèòåëü-

íûì ýëåìåíòîì, â ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë, ïðîïîðöèîíàëüíûé ìîùíîñ-

òè ïîòîêà èçëó÷åíèÿ.

Ïîòîê èíôðàêðàñíîãî èçëó÷åíèÿ (ðèñ. 2.27), èñïóñêàåìûé îáúåêòîì,

ïîïàäàåò â îáúåêòèâ (Î), ãäå äèàôðàãìèðóåòñÿ è ôîêóñèðóåòñÿ íà ïðèåì-

íèê èçëó÷åíèÿ (ÏÈ), íàõîäÿùèéñÿ â ôîêóñå îáúåêòèâà. Ìîäóëÿòîð (Ì)

èçìåíÿåò ïîòîê èçëó÷åíèÿ, ïîïàäàþùèé íà ïðèåìíèê (Ï)È, èç ïîñòî-

ÿííîãî â ïåðåìåííûé. Ïðèåìíèê èçëó÷åíèÿ (ÏÈ) ïðåîáðàçóåò ìîù-

íîñòü ïàäàþùåãî íà íåãî ïîòîêà ÈÊ èçëó÷åíèÿ (ÏÈ), ïðåîáðàçóåò ìîù-

íîñòü ïàäàþùåãî íà íåãî ïîòîêà ÈÊ èçëó÷åíèÿ â ýëåêòðè÷åñêîå

íàïðÿæåíèå.

Òàêæå êàê è â òåðìîãðàôè÷åñêîé ñèñòåìå äëÿ îïðåäåëåíèÿ òåðìî-

äèíàìè÷åñêîé òåìïåðàòóðû òðåáóåòñÿ ó÷åò êîýôôèöèåíòà èçëó÷åíèÿ

ïîâåðõíîñòè îáúåêòà, òåìïåðàòóðû ôîíîâîé çàñâåòêè, à òàêæå ïðîçðà÷-

íîñòè àòìîñôåðû ïðè ðàáîòå íà çíà÷èòåëüíîì óäàëåíèè îò îáúåêòà.

Îáúåêòû èìåþùèå e îò 1,00 äî 0,85, äàæå ïðè ïîãðåøíîñòè óñòà-

íîâêè e â +0,1 äàäóò îøèáêó ïðè êîíòðîëå îáúåêòà èìåþùåãî òåìïå-

ðàòóðó 100°Ñ íå áîëåå -5°Ñ. Â ýòîò äèàïàçîí çíà÷åíèé e óêëàäûâàåòñÿ

áîëüøèíñòâî êîíòðîëèðóåìûõ îáúåêòîâ èìåþùèõ òåìïåðàòóðó äî 200°Ñ:

òîêîïðîâîäû, ïîêðûòûå ìàñëÿíîé êðàñêîé (e=0,92...0,96); ìàñëî òðàíñ-

ôîðìàòîðíîå (e=0,93); âîäÿíàÿ ïëåíêà íà ìåòàëëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè

(e=0,86); ôàðôîð ãëàçóðèðîâàííûé (e=0,92).

Ïðè áîëåå íèçêèõ çíà÷åíèÿõ e, â ñëó÷àå íåïðàâèëüíîé óñòàíîâêè

çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà, ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû âîçðà-

ñòàåò. Ýòî õàðàêòåðíî äëÿ ÷èñòûõ íåîêðàøåííûõ ìåòàëëîâ  ìåäü îêèñ-

ëåííàÿ (e=0,6...0,7), æåëåçî îêèñëåííîå (e=0,73...0,82), æåëåçî, ïîêðû-

òîå êðàñíîé ðæàâ÷èíîé (e=0,61...0,85). Ãîðàçäî ñëîæíåå ñèòóàöèÿ ïðè

êîíòðîëå èçäåëèé èç ÷èñòîãî íåîêðàøåííîãî àëþìèíèÿ. Äàæå ñèëüíî

îêèñëåííàÿ ïîâåðõíîñòü àëþìèíèÿ èìååò e=0,2.

Ðèñ. 2.27. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà ïèðîìåòðà

168

Ïîýòîìó, îòñóòñòâèå ðåãóëèðîâêè e ïðè èçìåðåíèè òåìïåðàòóðû

íåîêðàøåííûõ ìåòàëëè÷åñêèõ ïîâåðõíîñòåé ïðèâîäèò ê íåäîïóñòè-

ìî áîëüøèì ïîãðåøíîñòÿì. Ñóùåñòâóåò ïðîñòîé ñïîñîá èçìåðåíèÿ

èñòèííîãî çíà÷åíèÿ e ëþáîãî îáúåêòà. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî èçìå-

ðèòü òåìïåðàòóðó íàãðåòîãî êàê ìèíèìóì íà 20...30°Ñ îáúåêòà êîí-

òàêòíûì òåðìîìåòðîì ñ ìàëîé ïîãðåøíîñòüþ. Â ýòîì ñëó÷àå ìîæíî

èñïîëüçîâàòü òåðìîìåòð ÒÊ-5 ñ ïîâåðõíîñòíûì çîíäîì ñ îòíîñèòåëü-

íîé ïîãðåøíîñòüþ 0,75%. Çàòåì ïðîâåñòè èçìåðåíèå òåìïåðàòóðû

òîãî æå îáúåêòà ïèðîìåòðîì è ïóòåì èçìåíåíèÿ e äîáèòüñÿ ñîâïàäå-

íèÿ ïîêàçàíèé.

Íà ðèñ. 2.28 ïðåäñòàâëåí âíåøíèé âèä ïèðîìåòðà Ñ-110 ñ êîíòàê-

òíûì äàò÷èêîì òåìïåðàòóðû, ïîñòàâëÿåìûå ôèðìîé «ÒÅÕÍÎ-ÀÑ», â

âèäå íàáîðà ïèðîìåòðèñòà. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî çà÷àñòóþ êîí-

òàêòíûé äàò÷èê òåìïåðàòóðû çà ñ÷åò øèðîêîãî íàáîðà íàñàäîê ïîçâî-

ëÿåò òî÷íî èçìåðèòü òåìïåðàòóðó â íåäîñòóïíûõ äëÿ ïèðîìåòðè÷åñ-

êîãî èçìåðåíèÿ ìåñòàõ.

Ðèñ. 2.28. Âíåøíèé âèä ïèðîìåòðà Ñ-110 ñ êîíòàêòíûì

äàò÷èêîì òåìïåðàòóðû

169

Âòîðîé, âàæíîé äëÿ äèàãíîñòèêè îáîðóäîâàíèÿ õàðàêòåðèñòèêîé

ÿâëÿåòñÿ çíà÷åíèå ïîêàçàòåëÿ âèçèðîâàíèÿ ïèðîìåòðà. Ýòî îòíîøå-

íèå äèàìåòðà ïÿòíà, ñ êîòîðîãî ïðîèçâîäèòñÿ èçìåðåíèå òåìïåðàòóðû

íà îáúåêòå ê ðàññòîÿíèþ äî ýòîãî îáúåêòà. Ïîêàçàòåëü âèçèðîâàíèÿ

îïðåäåëÿåò ìèíèìàëüíûå ðàçìåðû êîíòðîëèðóåìîãî îáúåêòà. Áîëåå

íàãëÿäíîé, ÷åì ïîêàçàòåëü âèçèðîâàíèÿ õàðàêòåðèñòèêîé ôîêóñèðîâêè

îïòèêè ïèðîìåòðîâ ÿâëÿåòñÿ äèàãðàììà ïîëÿ çðåíèÿ. Îíà ïðåäñòàâëÿ-

åò ñîáîé ãðàôè÷åñêîå îòîáðàæåíèå çàâèñèìîñòè äèàìåòðà ïÿòíà, ñ

êîòîðîãî ïðîèçâîäèòñÿ èçìåðåíèå òåìïåðàòóðû íà îáúåêòå, îò ðàññòî-

ÿíèÿ äî îáúåêòà. Â êà÷åñòâå ïðèìåðà íà ðèñ. 2.29 ïîêàçàíû äâà âàðè-

àíòà ïèðîìåòðà ñ ðàçëè÷íûìè ïîêàçàòåëÿìè âèçèðîâàíèÿ ñîîòâåòñòâåí-

íî 1:8 (ðèñ. 2.29,à) è 1:30 (ðèñ. 2.29,á).

Ðèñ. 2.29. Ïèðîìåòðû ñ ðàçëè÷íûìè ïîêàçàòåëÿìè âèçèðîâàíèÿ.

à) 1:8;

á) 1:30

à)

á)

170

Êîíòðîëü êîðïóñîâ òðàíñôîðìàòîðîâ, èìåþùèõ ðàçìåð â íåñêîëüêî

ìåòðîâ, íå ïðåäñòàâëÿåò ñëîæíîñòè äëÿ ïèðîìåòðîâ ñ áîëüøèì ïîêà-

çàòåëåì âèçèðîâàíèÿ, â òî âðåìÿ êàê èçìåðåíèå òåìïåðàòóðû îøè-

íîâêè, òîêîïðîâîäîâ, êîíòàêòîâ, ðàçúåäèíèòåëåé, ðàçìåðû êîòîðûõ ñî-

ñòàâëÿþò íåñêîëüêî ñàíòèìåòðîâ, òàêèìè ïðèáîðàìè çàòðóäíèòåëåí. Ïðè

ìàëûõ ðàçìåðàõ îáúåêòà ñëîæíî äîáèòüñÿ òî÷íûõ èçìåðåíèé ïèðî-

ìåòðàìè ñ ïîêàçàòåëåì âèçèðîâàíèÿ 1:70 è áîëåå. Òàê ïðè ôîêóñè-

ðîâêå îïòèêè ïèðîìåòðà íà 2,5 ìåòðà, ïèðîìåòð Ñ-110 «Ôàêåë» (ôèð-

ìà «ÒÅÕÍÎ-ÀÑ») ñ ïîêàçàòåëåì âèçèðîâàíèÿ 1:100 äàåò ðàçìåð

ïÿòíà ðàâíûì 2,5 ñì. Äëÿ ïèðîìåòðà Ñ-300 «Ôàâîðèò» (ôèðìà

«ÒÅÕÍÎ-ÀÑ») ñ ïîêàçàòåëåì âèçèðîâàíèÿ 1:200 íà ðàññòîÿíèè 3 ì

ìèíèìàëüíûé ðàçìåð êîíòðîëèðóåìîãî îáúåêòà ñîñòàâëÿåò 1,5 ñì.

Íà ðèñ. 2.30. ïðåäñòàâëåíà äèàãðàììà ïîëÿ çðåíèÿ ïèðîìåòðà

Ñ-110. Íà ðàññòîÿíèè áîëåå 10 ì äèàìåòð ïÿòíà êîíòðîëÿ ðàññ÷èòû-

âàåòñÿ èç ñîîòíîøåíèÿ 1:100 = äèàìåòð ïÿòíà : ðàññòîÿíèå äî îáúåêòà

êîíòðîëÿ.

Â íàñòîÿùèé ìîìåíò íà ðûíîê ïîñòàâëÿåòñÿ áîëüøîå êîëè÷åñòâî

ïèðîìåòðîâ èìåþùèõ øèðîêèé äèàïàçîí ñâîéñòâ. Â êà÷åñòâå ïðèìåðà â

òàáëèöå 2.11 è òàáëèöå 2.12 ïðèâåäåíû õàðàêòåðèñòèêè ïèðîìåòðîâ

ôèðìû «AGEMA» (Øâåöèÿ) è «ÒÅÕÍÎ-ÀÑ» (Ðîññèÿ).

Ðèñ. 2.30. Äèàãðàììà ïîëÿ çðåíèÿ ïèðîìåòðà Ñ-110

100