Реферат - Измерение температуры поверхности

Подождите немного. Документ загружается.

Чувствительность, как по току, так и по напряжению зависит от частоты

падающего излучения (рис. 2.8).

Рис.2.8 Частотная характеристика пироэлектрического детектора с различными

схемами усиления.

Основным параметром пирометров, помимо диапазона измеряемых

температур, является показатель визирования (ПВ), представляющий

собой отношение расстояния между пирометром и объектом к диаметру

пятна визирования (к тому, что «видит» прибор).Рис.2.9. По мере удаления

от прибора диаметр пятна увеличивается, причем увеличение происходит резче,

чем уменьшение пятна до «точки перетяжки» (воображаемый конус расширяется

быстрее).

Рис.2.9.

Таким образом, пирометром с более высоким ПВ возможно измерение

температуры объекта меньшего по своим геометрическим размерам. У современных

пирометров величина ПВ может достигать значения 500 и выше.

Поле зрения - измеряемый диаметр объекта, с поверхности которого ИК-

термометр (пирометр) принимает энергию инфракрасного излучения.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

На практике для выбора прибора часто используется следующая формула:

Измеряемый диаметр объекта = ПВ х расстояние до объекта.

Точность измерения не зависит от расстояния до тех пор, пока размер объекта

больше измеряемого диаметра. Если размер объекта меньше поля зрения, то

индицируемая пирометром температура не будет достоверной, так как объект,

температура которого должна быть измерена, не заполняет все поле зрения

пирометра, и прибор принимает излучение от других объектов окружающей среды.

Излучательные свойства объекта определяются свойствами материала, чистотой

обработки поверхности объекта и цветом его поверхности. В справочниках обычно

приведены типичные значения излучательной способности некоторых широко

распространённых материалов относительно абсолютно чёрного тела. Излучательная

способность большинства органических материалов (например, дерево, пластики,

краски) равна приблизительно 0,95.

Каждый материал имеет определенную способность испускать инфракрасное

излучение. Способность излучения характеризуется постоянной материала, так

называемым "коэффициентом излучения". Эта способность пересчитывается на

идеальный излучатель или "Черный излучатель".

Коэффициент излучения идеального излучателя = 1.

Коэффициент излучения реального излучателя < 1

ε=ФR/ФS

ФS- Инфракрасное излучение черного излучателя

ФR -Инфракрасное излучение реального излучателя

Рис.2.10.

Рис.2 10: Черный излучатель / серый излучатель / цветной излучатель

В итоге, коэффициент излучения, который описывает свойства излучения материала,

зависит от следующих факторов:

a) ε = f (материал)

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

b) ε = f ()

c) ε f (температура)

Инфракрасные термометры являются надёжным и удобным, а подчас

незаменимым средством измерения в широком спектре применения - от

лабораторных экспериментов в научных исследованиях и медицинской практики до

мониторинга и неразрушающего контроля производственных параметров в реальном

масштабе времени в различных отраслях промышленности.

Бесконтактные инфракрасные пирометры для определения температуры объекта

с безопасного расстояния - превосходное решение для контроля температуры очень

горячих, движущихся, вибрирующих, вредных, опасных или труднодоступных

объектов.

Важной областью применения детекторов является обнаружение людей

(например, при защите: от взлома помещений и зданий). При этом необходимо

помнить, что полированные металлические поверхности могут иметь излучательную

способность близкую нулю, что затрудняет применение пирометрического метода

измерения температуры.

Рис.2.11.Поле зрения т ипового пирометра

В условиях, когда термометр должен быть установлен в труднодоступном для

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

наблюдения температуры месте или в случае, когда расстояние между термометром и

рабочим местом оператора достигает десятков метров, применяется двухблочная

модель термометра. Она состоит из измерительного датчика (ИД), оснащённого

лазерным или оптическим прицелом и технологического блока индикации (ТБИ).

соединённых между собой кабелем длиной от 1 до 100 м. При длине кабеля от 10 до

100 м обычно используется схема двухпроводной линии связи с передачей

информации в цифровом коде, что позволяет значительно повысить

помехозащищенность термометров в промышленных условиях.

Индикация измеряемой температуры может быть реализована одновременно как

на ТБИ. так и на самом ИД. Технологические блоки индикации могут быть

установлены одновременно на рабочем месте у контролёров ОТК и на других

контрольных пунктах, например, в операторской или в виде табло в цеху для

отслеживания температурных режимов технологических процессов. При

отсоединении кабеля связи в модели ИД с ручкой, можно использовать его как

обычный переносной термометр

Отечественная промышленность выпускает широкую гамму пирометров.

Сегодня инфракрасные термометры широко применяются на предприятиях

теплоэнергетики, в нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной,

шинной и других отраслях промышленности . В мировой практике используются как

переносные (автономные), так и стационарно установленные пирометры

(технологические). Они отличаются не принципом действия, а конструктивным

исполнением. Последние имеют стационарное питание от сети и специальные

приспособления для крепления приборов на промышленном или другом объекте. Как

правило, в стационарных пирометрах предусмотрено подключение к компьютерной

сети через стандартные интерфейсы. Рис.2.12.Пирометры позволяют осуществлять

контроль температуры технологических процессов, змеевиков в печах, сушильных

барабанов, движущихся частей агрегатов и механизмов и т.п.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис.2.12.Пирометр со встроенной видеокамерой и соединением с PC

Без соприкосновения с поверхностью вращающихся или движущихся частей

оборудования эти приборы практически мгновенно выявляют потенциально опасные

участки, обеспечивая оценку состояния оборудования и оперативное принятие

необходимого решения. И, конечно, одним из важных направлений использования

пирометров является медицина.

Хотя температура как чистой, так и окисленной поверхности металла может

почти всегда быть измерена с достаточной точностью инфракрасными

пирометрами, выбор наиболее эффективного термометра связан с рассмотре-

нием нескольких факторов. Рис.2.13.

Наиболее эффективным пирометром является пирометр, использующий

наиболее короткую возможную длину волны, но в некоторых случаях следует

выбирать пирометр спектрального отношения. Решающим фактором является

стабильность излучательных характеристик поверхности во время процесса и

степень происходящего окисления. Кроме того, немаловажным является

характер атмосферы в зоне измерения.

Пирометры спектрального отношения не нашли широкого применения на

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

практике соответствующего их теоретической базе.

Рис. 2.13.Серии выпускаемых отечественных пирометров (вариант)

Измерение температуры поверхности горячего металла в холодном

окружении (например, прокатный стан) обычно является идеальным случаем

для использования инфракрасных пирометров. Все же очень важно выбрать

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

правильный тип пирометра для конкретного применения. Безусловно, определенный

пирометр не должен, выбран лишь потому, что другого пирометра нет или вы уже

использовали этот тип раньше, и он «успешно выполнил работу». Понятие «холод»

используется в относительном смысле и оно означает, что плотность облучения,

падающая на материал, незначительна в сравнении его собственного излучения. Как

правило, если температура окружающей среды более чем на 300°С холоднее чем

измеряемая, то окружающая среда может считаться «холодной».

Применение бесконтактных средств измерений позволяет производить

измерения температуры движущихся объектов; объектов, расположенных в

труднодоступных местах; избегать повреждений средств измерений при контроле

высоких температур. Высокое быстродействие, возможность измерения температуры

без отключения объекта от техпроцесса, обеспечение безопасности персонала,

измерение температуры до 3000 ОС - основные преимущества пирометров и

тепловизоров.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3. Измерение температуры тела человека

Температура тела — комплексный показатель теплового состояния

организма человека, отражающий сложные отношения между теплопродукцией

(выработкой тепла) различных органов и тканей и теплообменом между ними и

внешней средой.

При рассмотрении спектрального состава ИК-излучения, испускаемого

человеком при температуре тела около 36,4 С (рис. 3.1), можно отметить отчетливый

максимум в области длин волн около 10 мкм. Для этого спектрального диапазона

могут быть приняты во внимание только широкополосные ИК-датчики типа

пироэлектрических детекторов

Рис. 3.1 Распределение интенсивности (I) ИК-излучения, испускаемого лампой

накаливания и человеческим телом

Средняя температура человеческого тела обычно колеблется в диапазоне...

между 36,5 и 37,2 градусами по Цельсию, благодаря внутренним

экзотермическим реакциям и наличию «предохранительных клапанов»,

позволяющих удалять избыток тепла при потении. Наш «термостат»

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

(гипоталамус) находится в головном мозгу и постоянно занимается

терморегуляцией. Рис.3.2.

Рис.3.2

В течение суток температура тела у человека колеблется, что является

отражением суточных ритмов: разница между температурой тела рано утром и

вечером достигает 0,5-1,0°С. Выявлены температурные различия между

внутренними органами (несколько десятых градуса); разница между

температурой внутренних органов, мышц и кожи может составлять до 5-10°С.

Температура различных областей тела условного человека при температуре

окружающей среды 20°С: внутренние органы — 37°С; подмышечная впадина —

36°С; глубокая мышечная часть бедра — 35°C; глубокие слои икроножной

мышцы — 33°C; область локтевого сгиба — 32°C; кисть — 28°C центр стопы —

27-28°С. Считается, что измерение температуры в прямой кишке является более

точным, так как температура здесь меньше подвержена воздействию

окружающей среды. Ректальная температура всегда выше температуры в любой

части тела. Выше, чем в полости рта на 0,5° С; чем в подмышечной области

почти на градус °С и на 0.2°С выше температуры крови в правом желудочке

сердца. Рис. 3.3.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Рис.3.3 Нормы температуры тела

Критическая температура тела.

Максимальной считается 42°С, при ней происходит нарушение обмена веществ

в тканях мозга. Организм человека лучше приспособлен к холоду. Например,

понижение температуры тела до 32°С вызывает озноб, но не представляет очень

серьезной опасности. Минимальная критическая температура — 25°С. Уже при

27°С наступает кома, происходит нарушение сердечной деятельности и дыхания

Один мужчина, засыпанный семиметровым снежным сугробом и откопанный

через пять часов, находился в состоянии неизбежной смерти, причем ректальная

температура была 19°С. Ему удалось сохранить жизнь. Известны еще случаи,

когда больные, переохлажденные до 16°С, выжили.

Что важно знать при измерении температуры?

Очень важно помнить, что (результаты) измеренная температур тела всегда

зависит от места, где проводится измерение. Поэтому, вопреки распространенному

мнению, не существует единой «нормальной температуры». Более того,

температура тела здорового человека меняется в течении дня в зависимости от

физической активности и смены времени суток. При ректальном измерении

повышение температуры на 0,5°С при измерении утром и вечером, является

физиологической нормой. После физической активности температура тела также

обычно возрастает.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com