Метод бесконтактного измерения температуры по инфракрасному (ИК) излучению позволяет выполнить задачи, решение которых невозможно с помощью контактной термометрии. Так, с помощью ИК-оборудования измеряют высокие температуры, не позволяющие применять контактные преобразователи, контролируют температуру движущихся или находящихся в недоступной зоне объектов, измеряют температуру поверхностей с низкой теплопроводностью и т.д. Исключается повреждение измеряемого объекта за счет контактного датчика, обеспечивается высокая скорость измерения.
Немецкая компания OPTRIS специализируется на производстве инфракрасного измерительного оборудования. Ее промышленные пирометры и ИК-камеры (тепловизоры) поставляет на наш рынок российская компания «Теккноу», которая и сама известна как крупный производитель оборудования для измерения, контроля и диагностики. Рассмотрим, на какие параметры необходимо обратить внимание, выбирая прибор из широкой линейки OPTRIS.
Точечное измерение или тепловизионное изображение?
При выборе ИК-термометра для решения измерительной задачи необходимо определить следующие параметры: диапазон измеряемой температуры, измеряемый объект, условия окружающей среды.
После этого нужно решить, что выбрать: пирометр или тепловизор. Если предстоит контролировать какую-то критическую точку (компактную область) и вы знаете, где эта точка находится, то необходимо использовать пирометр. В линейке OPTRIS
представлены как стационарные, так и портативные модели с высококачественной прецизионной оптикой, кроме того, для пирометра можно подобрать разные линзы. Для точного выделения области измерений приборы снабжены системой лазерного наведения – одно-, двухлучевой или перекрестным целеуказателем.
В том случае, когда необходимо измерять температуру по всей поверхности объекта, целесообразно использовать инфракрасные камеры (тепловизоры). Тогда вы получите радиометрический снимок с изображением температурного распределения по всей поверхности объекта.
Тип поверхности объекта
На следующем этапе выбора следует определиться с типом прибора, вне зависимости от того, пирометр это или ИК-камера. Тип прибора, а также длину волны, к которой он чувствителен (его спектральный диапазон) надо выбирать в зависимости от материала объекта и излучательной способности контролируемой поверхности.
Коэффициент излучения ε характеризует способность поверхности тела излучать инфракрасную энергию и определяется как отношение энергии теплового излучения различных материалов к излучению «абсолютно черного тела» при той же температуре. Этот коэффициент ε (или излучательная способность) играет основную роль при выборе инфракрасного прибора.
При этом у некоторых физических тел, в первую очередь у металлов, коэффициент излучения может меняться в зависимости от температуры и спектрального диапазона. Для поверхностей с меняющейся (как у металлов), а также низкой или неизвестной излучательной способностью следует выбирать коротковолновые приборы (чувствительные к коротким длинам волн), потому что в таком диапазоне снижена ошибка измерения температуры поверхностей. Еще важно, чтобы прибор охватывал весь температурный диапазон процесса. Широкий ряд инфракрасных камер и пирометров OPTRIS охватывает диапазон от –50 до +3000 °C.
Как уже упоминалось, специалисты компании «Теккноу» всегда помогут сделать оптимальный выбор, предложив прибор в соответствии с задачами заказчика. Приведем несколько примеров, показав, какие модели OPTRIS рекомендуются для разных технологических процессов.
Рекомендованные устройства: примеры выбора
Измерение температуры пластика в процессе ламинирования. При производстве автомобиля часть деталей интерьера изготавливается с помощью ламинирования. Этот процесс протекает при температуре около +120 °C, причем температуру отделки необходимо контролировать и оптимизировать. Рекомендованное устройство – пирометр CSmicro LT.
Измерение температуры при экструзионном выдувании пленки. Пирометры позволяют измерять температуру пленки на различных участках, тем самым контролируя технологический процесс после выхода расплава из экструдера. Рекомендованное устройство – пирометр CT P3.
Производство и стерилизация стеклянных бутылок. В процессе производства стеклянных бутылок для фармацевтической продукции их стерилизуют при определенной температуре, которая не должна опускаться ниже установленных значений.
Производство стеклянных изделий – одна из отраслей, где требуется неоднократный контроль с помощью различного инфракрасного оборудования. Стеклянные предметы, которые бывают разных форм, размеров, с разной обработкой, способны как отражать, так и пропускать свет: и тот, и другой фактор важно учитывать при ИК-измерении температуры, внося поправочные коэффициенты. Так, при производстве стеклопакетов на разных этапах установлены четыре прибора: инфракрасный термометр, затем – камера, работающая в режиме линейного сканирования, и наконец термометр и камера вместе. Кроме того, может понадобиться проверять температуру на разной глубине изделия, например, на поверхности и внутри стеклянной тары. Например, при производстве бутылок коротковолновое ИК-оборудование с длиной волны 1 мкм измеряет температуру внутри стеклянной капли, из которой бутылка формируется. При низких температурах следует использовать длины волн от 8 до 14 мкм в сочетании с коэффициентом излучения 0,85, чтобы компенсировать отражение.
Измерять температуру металлов в коротковолновом диапазоне следует по нескольким причинам. Во-первых, при высоких температурах в диапазонах с длинами волн 2,3, 1,6или 1,0мкм металлические поверхности имеют не только самую высокую интенсивность излучения, но и наибольшую излучательную способность. Во-вторых, в этом диапазоне коэффициент излучения металла и оксида металла практически совпадают, так что отклонения температуры, вызванные изменением излучательной способности, сводятся к минимуму.
Пирометр позволяет контролировать температуру процесса. Рекомендованные устройства – пирометры CT G5, CT LT.
Индукционная термообработка металлов. Одним из методов термической обработки металлов является индукционная закалка. Для достижения необходимой структуры металла требуется выдерживать строгий временной и температурный режим. Рекомендованное устройство – пирометр CTlaser 1M, измеряющий температуру в коротковолновом спектральном диапазоне 1 мкм
Контроль заготовок при ковке. При ковке металлические заготовки перед формованием должны достигнуть определенной температуры. В целях получения качественного изделия температура поверхности материала контролируется ИК-камерами. Рекомендованные устройства – PI 1M и PI 05M.
Производство печатных плат и электроники. Производители электронных печатных плат все чаще применяют
бесконтактное измерение температуры из-за постоянно растущей производительности своих компонентов. Рекомендованные устройства – микроскопная оптика для ИК-камер PI 640 и Xi 400.
Мониторинг температуры в процессе литья. В полимерной промышленности для предотвращения деформации деталей во время литья пластмасс под давлением используются ИК-камеры, обнаруживающие отклонения от необходимой температуры. Рекомендованное устройство – PI 450.
Раннее обнаружение пожара. В настоящее время тепловизоры (ИК-камеры) стали еще одним действенным способом обнаружить начало пожара, потому что они фиксируют изменение температуры в инфракрасном диапазоне прежде, чем в поле зрения появится пламя. Рекомендованное устройство – Xi 400 СМ.
Коротковолновые инфракрасные камеры OPTRIS PI 05M, 08M и 1M разработаны специально для металлургии и чувствительны к длинам волн соответственно 500 нм, 800 нм и 1 мкм. Благодаря высокой частоте обновления кадров (до 1 кГц, то есть 1000 кадров в секунду) эти камеры могут использоваться для очень быстрых процессов. Тепловизоры подключаются к компьютеру по USB 2.0, могут быть интегрированы с программируемыми контроллерами (ПЛК) и готовы к работе сразу после подключения.
ИК-камера Xi 400 представляет собой сочетание компактного пирометра и современного тепловизора. Имеет разрешение 382 × 288 пикселей, частоту обновления кадров 27/80 Гц, а также оснащена сервоприводом для моторизованной настройки фокуса через ПО. В исполнении Xi 400 СМ к ней добавлена видеокамера HD с разрешением 1280 × 720 и защитный кожух с подогревом, позволяющий работать на улице. Также устройство оснащено адаптером USB – Server Gigabit (PoE) для легкой интеграции в локальные сети.
Работа в составе систем управления
Все ИК-приборы OPTRIS способны интегрироваться с автоматизированными системами предприятий. Так, стационарные пирометры могут быть оснащены цифровыми интерфейсами USB, RS-232, RS-485, Ethernet (в зависимости от модели). Портативные пирометры оснащены USBинтерфейсом. Тепловизоры OPTRIS тоже легко встраиваются в автоматизированные системы благодаря цифровым интерфейсам и инновационным высокотехнологичным аксессуарам.
Большая работа ведется компанией-производителем в области программного обеспечения. Она выпускает PIX Connect – комплексное безлицензионное ПО для всех ИК-камер, Irmobile – инструмент настройки для всех ИК-камер, Оptris Compact Connect для пирометров и другое ПО, в том числе для работы с мобильных устройств.
В заключение отметим, что сервисный центр компании «Теккноу» обеспечивает гарантийное обслуживание и техническую поддержку всего измерительного оборудования.