Pengukuran suhu tanpa sentuhan semasa pengendalian peralatan elektrik

Semua peralatan elektrik berfungsi dengan mengalirkan arus elektrik melaluinya, yang seterusnya memanaskan wayar dan peralatan. Dalam kes ini, semasa operasi biasa, keseimbangan dicipta antara meningkatkan suhu dan mengalihkan sebahagian daripadanya ke persekitaran.

Jika kualiti sentuhan rosak, keadaan aliran semasa merosot dan suhu meningkat, yang boleh menyebabkan kerosakan. Oleh itu, dalam peranti elektrik yang kompleks, terutamanya peralatan voltan tinggi perusahaan kuasa, pemantauan berkala pemanasan bahagian hidup dijalankan.

Untuk peranti voltan tinggi, pengukuran dibuat dengan kaedah bukan hubungan pada jarak yang selamat.

Prinsip pengukuran suhu jauh

Setiap badan fizikal mempunyai pergerakan atom dan molekul yang disertai oleh pancaran gelombang elektromagnet… Suhu objek mempengaruhi keamatan proses ini, dan nilainya boleh dianggarkan dengan nilai aliran haba.

Pengukuran suhu bukan sentuhan adalah berdasarkan prinsip ini.

Sumber probe dengan suhu «T» mengeluarkan fluks haba «F» di ruang sekeliling, yang dilihat oleh sensor haba yang terletak pada jarak dari sumber haba. Selepas itu, isyarat yang ditukar oleh litar dalaman dipaparkan pada panel maklumat «I».

Peranti untuk mengukur suhu, yang mengukurnya dengan sinaran inframerah, dipanggil termometer inframerah atau nama singkatannya «pyrometer».

Untuk operasi yang tepat, adalah penting untuk menentukan julat pengukuran dengan betul pada skala gelombang elektromagnet, yang merupakan kawasan kira-kira 0.5-20 mikron.

Faktor yang mempengaruhi kualiti pengukuran

Ralat pyrometer bergantung kepada beberapa faktor:

1. permukaan kawasan yang diperhatikan objek mestilah berada di kawasan pemerhatian langsung;
2. habuk, kabus, wap dan objek lain di antara penderia haba dan sumber haba melemahkan isyarat, serta kesan kotoran pada optik;
3. struktur dan keadaan permukaan badan yang diperiksa mempengaruhi keamatan fluks inframerah dan bacaan termometer.

Adakah faktor ketiga menerangkan graf perubahan dalam emisitiviti? daripada panjang gelombang.

Ia menunjukkan ciri-ciri pemancar hitam, kelabu dan warna.

Keupayaan sinaran inframerah Фs bahan hitam diambil sebagai asas untuk membandingkan produk lain dan diambil bersamaan dengan 1. Pekali semua bahan nyata lain ФR menjadi kurang daripada 1.

Dalam amalan, pyrometer menukar sinaran objek sebenar kepada parameter pemancar ideal.

Pengukuran juga dipengaruhi oleh:

• panjang gelombang spektrum inframerah di mana pengukuran dibuat;

• suhu bahan ujian.

Cara meter suhu bukan sentuhan berfungsi

Mengikut kaedah mengeluarkan maklumat dan pemprosesannya, peranti untuk kawalan jauh pemanasan permukaan dibahagikan kepada:

• pyrometer;

• pencitra terma.

Peranti pyrometer

Secara konvensional, komposisi peranti ini boleh dibentangkan blok demi blok:

• sensor inframerah dengan sistem optik dan panduan cahaya reflektif;

• litar elektronik yang menukar isyarat yang diterima;

• paparan yang menunjukkan suhu;

• butang kuasa.

Aliran sinaran haba difokuskan oleh sistem optik dan diarahkan oleh cermin ke sensor untuk penukaran utama tenaga haba kepada isyarat elektrik dengan nilai voltan berkadar dengan sinaran inframerah.

Penukaran sekunder isyarat elektrik berlaku dalam peranti elektronik, selepas itu modul pengukuran dan pelaporan memaparkan maklumat pada paparan, sebagai peraturan, dalam bentuk digital.

Pada pandangan pertama, nampaknya pengguna perlu mengukur suhu objek jauh:

• hidupkan peranti dengan menekan butang;

• nyatakan objek yang hendak disiasat;

• mengambil pemendapan.

Walau bagaimanapun, untuk pengukuran yang tepat, perlu bukan sahaja untuk mengambil kira faktor yang mempengaruhi bacaan, tetapi juga untuk memilih jarak yang betul ke objek, yang ditentukan oleh resolusi optik peranti.

Pyrometer mempunyai sudut pandangan yang berbeza, ciri-cirinya, untuk kemudahan pengguna, dipilih untuk hubungan antara jarak ke objek pengukuran dan kawasan liputan permukaan terkawal. Sebagai contoh, gambar menunjukkan nisbah 10:1.

Oleh kerana ciri-ciri ini berkadar terus antara satu sama lain, untuk pengukuran suhu yang tepat adalah perlu bukan sahaja untuk mengarahkan peranti dengan betul ke objek, tetapi juga untuk memilih jarak untuk memilih kawasan kawasan yang diukur.

Sistem optik kemudiannya akan memproses fluks haba dari permukaan yang dikehendaki tanpa mengambil kira kesan sinaran dari objek sekeliling.

Untuk tujuan ini, model pyrometer yang dipertingkatkan dilengkapi dengan sebutan laser yang membantu mengarahkan sensor haba ke objek dan memudahkan penentuan luas permukaan yang diperhatikan. Mereka boleh mempunyai prinsip operasi yang berbeza dan mempunyai ketepatan sasaran yang berbeza.

Pancaran laser tunggal hanya lebih kurang menunjukkan lokasi pusat kawasan terkawal dan memungkinkan untuk menentukan sempadannya dengan tidak tepat. Paksinya diimbangi relatif kepada pusat sistem optik pyrometer. Ini memperkenalkan ralat paralaks.

Kaedah sepaksi tidak mempunyai kelemahan ini - pancaran laser bertepatan dengan paksi optik peranti dan dengan tepat menunjukkan pusat kawasan yang diukur, tetapi tidak menentukan sempadannya.

Petunjuk tentang dimensi kawasan terkawal disediakan dalam penuding sasaran dengan pancaran laser berganda... Tetapi pada jarak yang kecil ke objek, ralat dibenarkan disebabkan oleh penyempitan awal kawasan kepekaan. Kelemahan ini sangat ketara dengan kanta dengan jarak fokus yang pendek.

Penamaan laser silang meningkatkan ketepatan pyrometer yang dilengkapi dengan kanta fokus pendek.

Pancaran laser bulat tunggal membolehkan anda menentukan kawasan pemerhatian, tetapi ia juga mempunyai paralaks dan melebihkan bacaan peranti pada jarak pendek.

Penanda laser ketepatan bulat berfungsi paling pasti dan tidak mempunyai semua kelemahan reka bentuk sebelumnya.

Pirometer memaparkan maklumat suhu menggunakan kaedah paparan angka-teks yang boleh ditambah dengan maklumat lain.

Peranti penebat haba

Reka bentuk alat pengukur suhu ini menyerupai pyrometer. Mereka mempunyai litar mikro hibrid sebagai elemen penerima aliran sinaran inframerah.

Dengan lapisan epitaxial fotosensitifnya, ia melihat fluks IR melalui substrat yang didopkan dengan lapisan epitaxial fotosensitifnya.

Peranti penerima pengimejan terma dengan litar mikro hibrid ditunjukkan dalam foto.

Kepekaan terma pencitra terma berdasarkan pengesan matriks membolehkan anda mengukur suhu dengan ketepatan 0.1 darjah. Tetapi peranti sedemikian dengan ketepatan tinggi digunakan dalam termograf pemasangan pegun makmal kompleks.

Semua kaedah bekerja dengan pengimejan terma dilakukan dengan cara yang sama seperti pyrometer, tetapi gambar peralatan elektrik dipaparkan pada skrinnya, dibentangkan sudah dalam gamut warna yang disemak semula, dengan mengambil kira keadaan pemanasan semua bahagian.

Di sebelah imej terma ialah skala untuk menukar warna kepada pembaris suhu.

Apabila anda membandingkan prestasi pyrometer dan pengimejan terma, anda boleh melihat perbezaannya:

• pyrometer menentukan suhu purata di kawasan yang diperhatikannya;

• pengimej haba membolehkan anda menilai pemanasan semua unsur konstituen yang terletak di kawasan yang dipantaunya.

Ciri reka bentuk meter suhu bukan sentuhan

Peranti yang diterangkan di atas diwakili oleh model mudah alih yang membenarkan pengukuran suhu yang konsisten di banyak tempat operasi peralatan elektrik:

• input kuasa dan penyukat transformer dan suis;

• sesentuh pemutus yang beroperasi di bawah beban;

• pemasangan sistem bas dan bahagian suis voltan tinggi;

• di tempat penyambung wayar talian kuasa atas dan tempat penukaran litar elektrik lain.

Walau bagaimanapun, dalam beberapa kes apabila melakukan operasi teknologi pada peralatan elektrik, reka bentuk kompleks meter suhu bukan sentuhan tidak diperlukan, dan agak mungkin untuk mengatasi model mudah yang dipasang secara kekal.

Contohnya ialah kaedah mengukur rintangan penggulungan pemutar penjana apabila bekerja dengan litar pengujaan penerus. Oleh kerana komponen AC yang besar diaruhkan di dalamnya, kawalan pemanasannya dijalankan secara berterusan.

Pengukuran jauh dan paparan suhu pada gegelung pengujaan dilakukan pada pemutar berputar. Penderia haba terletak secara kekal di zon kawalan yang paling menguntungkan dan melihat sinaran haba yang diarahkan ke arahnya. Isyarat yang diproses oleh litar dalaman adalah output kepada peranti paparan maklumat, yang mungkin dilengkapi dengan penunjuk dan skala.

Skim berdasarkan prinsip ini agak mudah dan boleh dipercayai.

Bergantung pada tujuan, pyrometer dan pengimej haba dibahagikan kepada peranti:

• suhu tinggi, direka untuk mengukur objek yang sangat panas;

• suhu rendah, mampu mengawal walaupun penyejukan bahagian semasa pembekuan.

Reka bentuk pyrometer moden dan pengimej haba boleh dilengkapi dengan sistem komunikasi dan penghantaran maklumat melalui bas RS-232 dengan komputer jauh.