Optický pyrometr: princip, mizející vlákno a chyba emisivity
V záznamu o kontrole pece od japonského dodavatele stojí přístroj hikari koonkei (光高温計, optický pyrometr) a údaj kido ondo (輝度温度, jasová teplota), například „1 000 °C“. Vaše technologie ale potřebuje skutečnou teplotu oceli a váš ruční infračervený teploměr ukazuje něco jiného. Přitom mohou být v pořádku oba přístroje.
Jasová teplota není skutečná teplota povrchu. Je to teplota, kterou by musel mít dokonale černý předmět, aby na vlnové délce přístroje svítil stejně jasně. Má-li povrch emisivitu menší než 1 a odražené záření lze zanedbat, je jasová teplota nižší než skutečná.
Článek vysvětluje, jak pracuje optický pyrometr s mizejícím vláknem, čím se liší od infračervených a poměrových (dvoubarevných) teploměrů a kde údaj posouvá emisivita, průzor, kouř a odrazy. Ke konci najdete kontrolní seznam a vzor e-mailu pro japonskou stranu.
Obsah
Co je optický pyrometr?
Optický pyrometr určuje teplotu rozžhaveného předmětu z jeho tepelného záření, aniž by se ho dotýkal. Patří mezi radiační (bezdotykové) teploměry. Klasickou vizuální konstrukcí je pyrometr s mizejícím vláknem (senjo shoshitsu-gata, 線条消失形), kde jako porovnávací detektor slouží oko obsluhy.
Obsluha překryje obraz měřeného předmětu s vláknem žárovky uvnitř přístroje a upravuje proud žárovkou, dokud nejsou obě plochy v úzkém červeném pásmu stejně jasné. Přístroj pak tento proud převede na teplotu. Vlákno je tenký drátek v žárovce, který se průchodem proudu rozžhaví.
Záření cíle využívají i jiné radiační teploměry, například infračervené přístroje s elektronickým detektorem. Liší se měřeným pásmem vlnových délek, způsobem detekce a tím, jak vzniká údaj.
Kde se používá: rozžhavené cíle
Vizuální optický pyrometr potřebuje cíl, který je v oblasti viditelného světla dostatečně jasný. Typickými cíli jsou roztavený kov, materiál v peci a ohřátý drát nebo tyč, tedy všude tam, kde na cíl vidíte.
Jako příklad poslouží pyrometr s mizejícím vláknem a digitálním displejem IR-URN od firmy CHINO Corporation. Měří na vlnové délce 0,65 µm a ve třech přepínatelných rozsazích pokrývá 700 až 3 500 °C. Tyto hodnoty patří tomuto modelu, nejsou rozsahem všech optických pyrometrů.
Přístroj zvládne takové teploty proto, že jen přijímá světlo z cíle a sám nemusí tuto teplotu dosáhnout. Má ale vlastní rozsah okolních teplot a vysoký měřicí rozsah neznamená, že může stát před otvorem pece a pohlcovat sálavé teplo.
Přenosné modely na baterie umožňují měnit měřicí místa přímo v provozu. Při takovém použití volte místa, kde lze opakovat stejnou vzdálenost a směr pohledu, aby šlo dnešní údaj porovnat s předchozím.
U oceli závisí kvalita kromě teploty ohřevu také na výdrži na teplotě a na ochlazování. Při řízení tepelného zpracování, například kalení a popouštění, držte jedno povrchové měření odděleně od kontroly všech podmínek procesu.
Optický vs. infračervený vs. poměrový pyrometr
Běžný radiační teploměr s elektronickým detektorem, například ruční infračervený teploměr, zpracuje signál detektoru a zobrazí teplotu. U vizuálního pyrometru s mizejícím vláknem člověk zamíří na cíl, upravuje proud žárovkou a sám posuzuje shodu jasu.
Digitální displej na tom nic nemění. Pokud shodu jasu stále posuzuje oko, zůstává v postupu lidský úsudek, a „digitální displej“ a „automatická detekce“ jsou proto dvě oddělené vlastnosti.
Poměrový pyrometr (dvoubarevný teploměr, nishoku ondokei, 二色温度計) využívá poměr záření naměřeného ve dvou pásmech vlnových délek. Porovnávání vlákna s cílem neznamená „měření dvou barev“, a proto nelze pyrometr s mizejícím vláknem zaměňovat s poměrovým. Obrázek 1 porovnává hlavní principy.
Bezdotykové měření neznamená jednu metodu detekce. „Optickým pyrometrem“ je zde myšlen vizuální typ s mizejícím vláknem.
| Metoda | Co přijímá | Jak se dojde k teplotě | Hlavní podmínky ke kontrole |
|---|---|---|---|
| Dotykový teploměr | Teplo vedené z cíle do čidla | Termoelektrické napětí, odpor apod. se převádí na teplotu | Zasunutí, tepelný kontakt, ochranná trubka, vedení |
| Vizuální optický pyrometr | Viditelné záření z cíle | Jas se srovná s vláknem a teplota se odečte z kalibrovaného proudu | Zamíření, zaostření, posouzení shody, emisivita |
| Elektronický radiační teploměr (např. infračervený) | Záření v pásmu daném specifikací | Zpracuje signál detektoru a zobrazí nebo vydá údaj | Zorné pole, velikost cíle, emisivita, optická dráha |
| Poměrový (dvoubarevný) teploměr | Záření ve dvou pásmech vlnových délek | Počítá z poměru dvou signálů | Poměr emisivit na obou vlnových délkách, propustnost dráhy |
I u dvoubarevných přístrojů je nutné kontrolovat emisivitu a optickou dráhu. Použití dvou vlnových délek neodstraňuje chybu u každého cíle.
Výrobce pyrometrů KELLER vysvětluje, kdy poměrové přístroje pomáhají a kdy ne:
- Kde pomáhají: prach, kouř nebo znečištěné okénko, které zeslabují všechny vlnové délky stejně, nemění poměr, a tedy ani údaj.
- Předpoklad: údaj odpovídá skutečné teplotě jen tehdy, když je emisivita na obou vlnových délkách stejná. KELLER uvádí, že v praxi to platí zřídka.
- Kde mohou dopadnout hůř: pokud se emisivita mezi oběma vlnovými délkami liší a kolísá, může být chyba větší než u jednobarevného pyrometru, zejména u neželezných kovů.
Jak pracuje pyrometr s mizejícím vláknem
Princip se snáze pochopí, když oddělíte dva zdroje světla: světlo z cíle a světlo, které si přístroj vytváří sám. Pyrometr nepřevádí teplotu cíle přímo na proud. Obsluha místo toho upravuje proud porovnávací žárovkou.
Objektiv vytvoří obraz cíle ve stejné rovině, v níž je vlákno žárovky. Obsluha se dívá přes filtr a okulár a v jednom zorném poli porovnává dvě úrovně jasu.
Červený filtr zužuje porovnávání na malé pásmo červených vlnových délek. Právě porovnání jasu v pevném pásmu, a ne posuzování celkového barevného odstínu, přiřazuje údaji teplotu.
Skutečné přístroje obsahují i filtry, které snižují úroveň světla při přepínání rozsahů. Obrázek 2 ukazuje jen vztah mezi obrazem a porovnáním. Skutečné filtry a jejich polohu ověřte v optickém návrhu konkrétního přístroje.
Dva typické paprsky vedou z horního bodu cíle do roviny vlákna. Modrá přerušovaná čára ukazuje pouze část u okuláru a nejde o trasování paprsků.
Samotné vlákno svítí a pozorovatel ho vidí spolu s obrazem cíle. Výběr červeného pásma a zeslabení světla jsou měřicí funkce optiky. Obrázek neznamená, že filtr nahrazuje ochranu zraku.
Tmavé, mizející a světlé vlákno
Když je proud vláknem malý a vlákno je tmavší než cíl, vidíte tmavou čáru na jasném pozadí. S rostoucím proudem se vlákno rozsvěcuje a kontrast vůči pozadí se zmenšuje.
Je-li proud příliš velký, je vlákno jasnější než cíl a jeví se jako světlá čára. V takovém případě proud snižte a hledejte bod shody mezi tmavým a světlým nastavením.
Jsou-li cíl a vlákno stejně jasné, okraj vlákna je na pozadí cíle těžko rozeznatelný. To je „mizející vlákno“. Žárovka přitom stále svítí a nic fyzicky nemizí.
Okulár i zaostření na cíl nastavte tak, aby bylo porovnání snadné. Při rozmazaném obraze nebo když leží vlákno přes okraj cíle, je samo posouzení shody nespolehlivé. Obrázek 3 ukazuje tři pohledy.
Jas cíle je při srovnání stálý. Zakřivená čára v každém pohledu je totéž vlákno.
Barvy a tloušťky čar jsou pouze ilustrační. V prostředním pohledu žárovka stále svítí, vlákno jen splývá s pozadím.
Proč lze proud žárovky převést na teplotu
Zvýšení proudu mění teplotu a záření vlákna, ale samo o sobě nic neříká o teplotě cíle. Přístroj potřebuje kalibraci, která spojuje proud při shodě s jasovou teplotou.
Při kalibraci laboratoř použije etalonovou žárovku nebo černé těleso se známou jasovou teplotou a zjistí proud, při kterém se s ním vlákno přístroje shoduje. Stupnice přístroje nebo vnitřní převod pak podle tohoto vztahu teplotu zobrazí.
Když se změní žárovka nebo optika, může stejný proud vypadat jinak. V údržbě proto držte oddělené dvě kontroly: „vlákno svítí“ a „údaj souhlasí s etalonem“.
Porovnávací žárovka, se kterou se při měření srovnává, a etalonová žárovka používaná při kalibraci plní různé úlohy. Kalibrace váže teplotní údaj z proudu porovnávací žárovky na etalonovou žárovku nebo černé těleso.
0,65 µm není maximum tepelného záření
Když se těleso zahřívá, roste jeho tepelné záření ve viditelné oblasti, až ho uvidíte červeně svítit. Maximum spektra černého tělesa se s rostoucí teplotou posouvá ke kratším vlnám, ale těleso, které právě začalo svítit, nezáří nejsilněji ve viditelné oblasti.
Přibližnou polohu maxima spektrální zářivosti černého tělesa na jednotku vlnové délky udává Wienův posunovací zákon. Při vlnové délce v µm a termodynamické teplotě v K je konstanta přibližně 2 898 µm·K.
U černého tělesa o teplotě 700 °C leží maximum asi na 2,98 µm, tedy hluboko v infračervené oblasti. Pyrometr přesto může porovnávat jas ve viditelné oblasti, a proto je třeba vlnovou délku maxima a měřicí vlnovou délku přístroje chápat odděleně.
Stejně tak 650 nm (0,65 µm) neznamená, že se filtr s teplotou posouvá k maximu. Uvedený model používá červené pásmo kolem 0,65 µm, ale účinná vlnová délka závisí na filtru, citlivosti oka a dalších vlivech. Obrázek 4 dává tyto hodnoty na jednu osu.
Osa vlnových délek je lineární. Body označují vypočtené polohy maxim, nikoli intenzitu záření.
Šířka červeného pásma je ilustrační a neodpovídá skutečnému propustnému pásmu žádného modelu. Při porovnání maxim se nezohledňují změny spektra způsobené emisivitou.
Jasová teplota vs. skutečná teplota
Jasová teplota (kido ondo) je teplota černého tělesa, které by na dané vlnové délce svítilo stejně jasně jako cíl. Černé těleso je ideální předmět, který pohltí veškeré dopadající záření, a slouží jako vztažná veličina pro porovnání tepelného záření skutečných těles o stejné teplotě.
Cíl s emisivitou (hosharitsu, 放射率) menší než 1 vyzařuje méně než černé těleso o stejné teplotě. Lze-li odrazy z okolí zanedbat, je jasová teplota odečtená vůči černému tělesu nižší než skutečná teplota.
Používáte-li korekci emisivity, použijte hodnotu odpovídající měřicí vlnové délce a stavu povrchu. Nenastavujte ji jen podle názvu materiálu a sledujte, jak ji mění okuje, drsnost, teplota a úhel pohledu.
Příklad výpočtu: jak moc emisivita posune údaj
Ve Wienově aproximaci souvisí jasová a skutečná teplota vztahem, který kurz IIT Madras nazývá rovnicí ideálního pyrometru (viz níže). Čísla jsou smyšlená a ukazují jen velikost vlivu.
Vlnová délka hraje roli. Dosadíte-li stejné ε = 0,80 pro hypotetický přístroj na 1,6 µm, odpovídá údaji 1 000 °C skutečná teplota asi 1 042 °C. Kratší vlnová délka činí údaj méně citlivým na chybu emisivity a KELLER proto u kovů také doporučuje pyrometry s krátkou vlnovou délkou.
To je také jeden z důvodů, proč se infračervený teploměr a optický pyrometr mohou na stejném povrchu rozcházet, i když jsou oba kalibrované. Než začnete podezírat závadu, porovnejte jejich vlnové délky a nastavení emisivity.
Údaj z povrchu vs. teplota uvnitř
U neprůhledné oceli přijímá optický pyrometr záření hlavně z viditelného povrchu. Nemůže přímo odečíst teplotu ve středu tlustého kusu ani za stěnou.
Při ohřevu se povrch ohřívá první a teplo se do jádra dostává se zpožděním. To, že povrchový údaj dosáhl požadované hodnoty, neznamená, že je celý kus prohřátý rovnoměrně.
Stejný problém mají dotykové teploměry: umístěné na špatném místě neměří teplotu, kterou potřebujete. U měření teploty kapaliny vyvolává tutéž otázku, odkud čidlo teplo skutečně přejímá, i hloubka zasunutí jímky a její odezva.
U materiálů propouštějících světlo, například skla, se může přimíchat záření zevnitř nebo zpoza cíle. Nepředpokládejte, že pyrometr u každého materiálu měří jen povrch, a ověřte, zda je cíl na měřicí vlnové délce neprůhledný.
Totéž platí pro izolované potrubí: teplota vnějšího plechového pláště není teplotou kapaliny uvnitř. S vazbou mezi tloušťkou izolace, tepelnými ztrátami a povrchovou teplotou na paměti ověřte, že měřený povrch skutečně odpovídá teplotě, kterou potřebujete řídit.
Odrazy, okénka, kouř a velikost cíle
Když se záření ze stěny pece odráží od lesklého kovu do přístroje, přičte se odražená složka ke světlu, které cíl vyzařuje sám. V takovém případě nelze jednoduše předpokládat, že nízká emisivita vždy znamená nízký údaj. Obrázek 5 odděluje jednotlivé dráhy.
Oddělte vlastní záření cíle, odrazy od pozadí a okénko a kouř v cestě. Obě dráhy jsou pro přehlednost vzájemně posunuté.
Šipky pouze rozlišují dráhy a neukazují množství záření ani úhly odrazu v měřítku. Jak moc okénko, kouř a pozadí údaj ovlivní, závisí na jejich pohlcování, vyzařování a intenzitě.
Každou položku v dráze je třeba zkontrolovat zvlášť:
- Pozorovací okénko: rozhoduje, kolik světla okénko propustí na měřicí vlnové délce. To, že vypadá pro oko čiře, neznamená, že lze jeho vliv na údaj zanedbat. KELLER popisuje kompenzaci známé ztráty okénka přes nastavení emisivity (nastavení přístroje = emisivita cíle × propustnost dráhy).
- Nečistoty, zamlžení a usazeniny: s jejich narůstáním se mění světlo z cíle a údaj se posouvá. KELLER uvádí, že usazeniny na čočce údaj snižují. Zaznamenávejte stav okénka a směr pohledu, abyste to odlišili od skutečné změny teploty.
- Odraz pozadí: pokud to jde, mířte na místo, kam záření stěn pece nedopadá.
- Malé cíle: optika vizuální metody tu může pomoci, ale ověřte, že je část cíle pod vláknem dobře vidět a že zvětšení a ohnisková vzdálenost přístroje vyhovují.
- Elektronické přístroje: cíl musí vyplnit zadané měřicí pole. Laserovou značku nepovažujte za měřenou plochu a velikost cíle porovnejte se vztahem vzdálenosti a průměru měřené plochy ve specifikaci.
Výhody a omezení optických pyrometrů
Hlavní výhodou je, že získáte teplotu ze záření horkého dílu, aniž byste na něj kladli čidlo. Neovlivňujete cíl dotykem a čidlo nevystavujete samotné vysoké teplotě.
U dotykových čidel závisí životnost na typu čidla, ochranné trubce, atmosféře a podmínkách trvalého provozu. Nelze vybírat podle plošných limitů typu „každý termočlánek zvládne 2 000 °C“ nebo „každé odporové čidlo 700 °C“.
To, že teplota leží v rozsahu optického pyrometru, ještě neznamená, že je pyrometr lepší než dotykové čidlo. Vybírejte podle potřebného měřicího místa a podle toho, jak se údaj použije.
Bodová kontrola vs. trvalé sledování
Vizuální porovnání se hodí pro měření, kde člověk zamíří a posoudí shodu. Pokud potřebujete rychle se měnící teploty trvale zaznamenávat a vést do automatického řízení, zvažte elektronický přístroj nebo jiný typ s potřebným výstupem.
U PID regulace nelze přístroj vybírat jen podle maximální teploty. Odezva, perioda aktualizace, výstup a údržba proti znečištěné optické dráze musí odpovídat tomu, co regulační smyčka potřebuje.
Jemné rozlišení displeje neznamená, že se skutečná teplota měří stejně jemně. Platí to i pro dotykové přístroje, například křemenné teploměry: kvalitu měření neposuzujte jen podle počtu zobrazených číslic.
Při porovnání více teploměrů nejprve ověřte, že měří totéž místo za stejných podmínek. Čidlo s dvojitým prvkem poskytuje dva měřicí kanály, ale s bezdotykovým údajem z jiného povrchu se samo od sebe neshodne.
Kalibrace a návaznost
Kalibrace zjišťuje rozdíl mezi přístrojem a etalonem. Ani kalibrovaný přístroj nemusí na provozu ukazovat totéž, pokud se změní měřicí místo, emisivita nebo pozorovací okénko.
Při čtení japonských kalibračních dokladů pyrometru pomůže několik bodů:
- ITS-90: nad bodem tuhnutí stříbra (961,78 °C) definuje Mezinárodní teplotní stupnice z roku 1990 teplotu pomocí Planckova zákona záření, vztaženého k bodu tuhnutí stříbra, zlata (1 064,18 °C) nebo mědi (1 084,62 °C). Nad tímto bodem se stupnice sama realizuje radiačními teploměry.
- JCSS: japonský akreditovaný kalibrační systém (Japan Calibration Service System) zahrnuje radiační teploměry. Pokud potřebujete mezinárodní uznání, zeptejte se, zda jde o kalibraci JCSS a zda certifikát nese značku ilac-MRA. Českým protějškem jsou laboratoře akreditované Českým institutem pro akreditaci podle ČSN EN ISO/IEC 17025 a národní metrologický ústav ČMI; rovnocennost s japonským dokladem ale vždy ověřte u své kvality.
- ITS-90 nebo termodynamická teplota: oznámení japonské instituce NITE z ledna 2020 sdělilo laboratořím JCSS, že národní metrologický ústav Japonska (NMIJ) změnil etalony radiačních teploměrů v rozsahu 960 až 2 800 °C tak, že vycházejí z termodynamické teploty, a ne z ITS-90. Laboratoře měly na certifikátu uvést, na jakém základě je každá hodnota, proto tuto řádku zkontrolujte.
- Kalibrační rozsah: nepředpokládejte, že chyba v kalibrovaných bodech pokračuje i mimo ně. Porovnejte body na certifikátu se svým pracovním rozsahem.
Japonské datové listy radiačních teploměrů mohou odkazovat na JIS C 1612:2023, japonskou normu o metodách zkoušení vlastností radiačních teploměrů. Na mezinárodní a americké straně se můžete setkat s ASTM E1256 (zkušební metody pro jednopásmové radiační teploměry), s IEC TS 62492-1 (technické údaje, které má datový list uvádět) a s IEC TS 62492-2 (metody zjišťování těchto údajů).
Odpovídající české ČSN k JIS C 1612 ani k IEC TS 62492 se nám ověřit nepodařilo, a proto nelze psát o „shodě“ těchto dokumentů. Pokud na výkonových údajích závisí přejímka, zeptejte se dodavatele, podle které normy a za jakých podmínek zkoušel.
Když přístroj posíláte na kalibraci, uveďte teplotní rozsah a nastavení rozsahu, která používáte, a zkontrolujte chybu údaje za těchto podmínek. Chybu proti etalonu zapisujte odděleně od zdrojů chyb v provozu.
Když se údaje liší: jak určit příčinu
Liší-li se dva přístroje nebo dnešní údaj od údaje z minulého týdne, třiďte příčiny podle měřicího místa, optické dráhy a odečtu. Rozdíly teploty a rozdíly podmínek zapisujte zvlášť a před změnou jakéhokoli nastavení sjednoťte podmínky porovnání. Obrázek 6 ukazuje čtyři oblasti.
Držte odděleně rozdíly teploty a rozdíly měřicích podmínek. Než změníte nastavení, sjednoťte podmínky porovnání.
Upravujete-li emisivitu jen proto, abyste zalepili rozdíl, skutečná příčina zůstane skryta. Používejte hodnoty odpovídající cíli a podmínkám etalonu.
Vedte záznamy, které umožní měření zopakovat:
- Kam a jak jste mířili: označení přístroje, údaj, poloha cíle a směr pohledu, včetně otvoru pece a části materiálu, na kterou jste mířili.
- Nastavení: rozsah, nastavená emisivita a stav okénka či filtrů.
- Změny v čase: kdy se okénko čistilo a jak se měnil povrch cíle, abyste to odlišili od změn provozních podmínek.
- Rozptyl: je-li jedno vizuální srovnání těžké rozhodnout, ověřte, že je cíl stabilní, a sledujte rozptyl opakovaných údajů. Kolísání cíle oddělte od kolísání při míření a posuzování shody.
- Shoda mezi obsluhami: při střídání směn sjednoťte způsob zaostřování a místo porovnání. Údaj z nejjasnějšího místa nezapisujte jako stejný bod s údajem z jiného místa.
Kontrolní seznam a otázky pro japonskou stranu
Tento seznam použijte, když japonská specifikace, záznam o kontrole nebo návod k peci uvádí údaj z optického pyrometru:
- Typ přístroje: vizuální s mizejícím vláknem, jednopásmový infračervený, nebo poměrový
- Měřicí (účinná) vlnová délka, například 0,65 µm
- Zda je zapsaná hodnota jasová teplota (kido ondo), nebo teplota s korekcí emisivity
- Použité nastavení emisivity a jak bylo zvoleno (stav povrchu, vlnová délka)
- Pozorovací okénko: materiál, stav a zda byla korigována jeho propustnost
- Měřicí místo: která plocha, poloha a otvor pece a směr pohledu
- Možné odrazy od stěn pece nebo topných těles v tomto místě
- Kouř, pára nebo prach v optické dráze
- Kalibrační list: JCSS, nebo ne; kalibrační body vs. váš pracovní rozsah; značka ilac-MRA, je-li třeba
- Zda jsou hodnoty na certifikátu vztaženy k ITS-90, nebo k termodynamické teplotě (rozsah 960 až 2 800 °C z oznámení NITE)
- Zda vaše technologická specifikace požaduje teplotu povrchu, vnitřku, nebo prostoru pece
Chybí-li některé položky, obvykle je vyjasní krátký e-mail. Vzor níže je v angličtině, protože s japonskou stranou se běžně dorozumíváte anglicky. Upravte jej a doplňte údaje v hranatých závorkách.
Subject: Optical pyrometer readings for [furnace / process name] – measurement conditions
Hello [name],
Thank you for the inspection record dated [date]. It lists the temperature as a brightness temperature (輝度温度) measured with an optical pyrometer (光高温計). To compare it with our own measurements, could you confirm the following?
- The pyrometer model and its measuring wavelength.
- Whether the recorded value is a brightness temperature or has been corrected for emissivity, and if corrected, the emissivity value used.
- Whether the measurement was taken through a viewing window, and if so, whether the window transmittance was included in the setting.
- The measuring point (which face and position of the workpiece) and the viewing port used.
- The latest calibration certificate for the instrument, including the calibration points, and whether the values are based on ITS-90 or thermodynamic temperature.
- Whether the temperature requirement in the specification refers to the surface, the core, or the furnace atmosphere.
Best regards,
[Your name]
[Company]
Omezení tohoto článku
- Rozsah, přesnost, vlnová délka a funkce závisí na modelu. Údaje CHINO IR-URN jsou jen jedním příkladem, nejsou obvyklou specifikací.
- Příklad výpočtu používá smyšlené hodnoty emisivity a propustnosti a zanedbává odražené záření. Skutečná emisivita závisí na materiálu, stavu povrchu, teplotě, vlnové délce a úhlu pohledu.
- Článek neuvádí hodnoty emisivity pro konkrétní materiály. Získejte je od výrobce přístroje nebo měřením na vlastních dílech.
- Postupy kalibrace a znění certifikátů se u laboratoří liší. Zda je japonský certifikát přijatelný ve vašem systému kvality, závisí na požadavcích vašich i zákazníka.
- Nejde o pracovní instrukci pro pozorování pece. Ochrana zraku a bezpečná poloha pozorovatele se řídí pravidly vašeho pracoviště (BOZP) a posouzením rizik.
Často kladené otázky
Poznám teplotu jen podle barvy žhnutí?
Ne. To, co vidíte, závisí také na okolním světle a adaptaci oka, takže barva sama přístroj nenahradí. Pyrometr s mizejícím vláknem porovnává jas s etalonovým vláknem v definovaném pásmu a teplotu odečítá z kalibrovaného vztahu.
Když vlákno zmizí, je cíl černé těleso?
Ne. Mizející vlákno znamená jen to, že se světlo z cíle dopadající na přístroj shoduje s jasem vlákna. Nic to neříká o tom, zda je cíl černé těleso. Skutečnou teplotu zjistíte až po ověření emisivity a optické dráhy.
Lze optickým pyrometrem měřit pohybující se cíl?
Lze, pokud udržíte cíl v zorném poli a stihnete posoudit jeho jas. Zvažte rychlost, dobu, po kterou je cíl vidět, a jeho velikost. Potřebujete-li trvalé měření, zvolte tomu odpovídající metodu detekce a dobu odezvy.
Ukáže kalibrovaný pyrometr totéž i přes okénko?
Ne nutně. Kalibrace se týká samotného přístroje, zatímco propustnost a znečištění okénka mění světlo, které na přístroj dopadá. Porovnejte kalibrační podmínky se skutečnou dráhou pohledu a pak rozhodněte, jaká korekce a kontrola jsou potřeba.
Proč se můj infračervený teploměr a optický pyrometr liší?
Obvyklými podezřelými jsou různé vlnové délky, nastavení emisivity a velikost měřené plochy. Stejná chyba emisivity posune údaj na delší vlnové délce víc než údaj na 0,65 µm. Než začnete podezírat některý přístroj, porovnejte jejich nastavení a zamiřte je na totéž místo.
Zdroje
- Mizející vlákno, jasová teplota, základy tepelného záření: NBS/NIST, Self-Study Manual on Optical Radiation Measurements, Technical Note 910-8 (1985), §8.2
- Rovnice ideálního pyrometru, účinná vlnová délka, provoz s mizejícím vláknem: S. P. Venkateshan, Mechanical Measurements, IIT Madras (NPTEL)
- Princip měření a specifikace IR-URN: CHINO Corporation, digitální optický pyrometr (japonsky)
- Optika a měřicí pásmo IR-URN: CHINO Corporation, katalog CP-107-02 (japonsky)
- Jasová teplota vs. skutečná teplota: Ushio, „Základy halogenových žárovek“, §8(1) (japonsky)
- Wienova konstanta: NIST, hodnoty CODATA 2022 (v článku zaokrouhleno na 2 898 µm·K)
- Odraz pozadí, propustnost dráhy, poměrové pyrometry: KELLER, „Metrological errors“
- Emisivita a vlnová délka: KELLER, „Definition and influence of emissivity“
- ITS-90 nad bodem tuhnutí stříbra: BIPM/CCT, Guide to the Realization of the ITS-90: Radiation Thermometry (2018)
- JCSS, radiační teploměry, termodynamická teplota od 960 do 2 800 °C: NITE, oznámení laboratořím JCSS pro radiační termometrii z 30. ledna 2020 (japonsky)
- Zkušební metody jednopásmových radiačních teploměrů: ASTM E1256-17(2022)
- Údaje v datových listech radiačních teploměrů: IEC TS 62492-1:2008
- Kalibrační a měřicí schopnosti ČMI pro infračervené bezdotykové teploměry: ČMI, Detail CMC
Původní článek v japonštiněTento návod vychází z článku MONOSCOPE napsaného pro čtenáře v Japonsku: 光高温計の原理とは？線条消失・放射温度計との違いと測定誤差
O redakci
Redakce MONOSCOPEFOUNDER & EDITORZhruba deset let praxe u výrobce průmyslových zařízení a v inženýrské firmě pro výstavbu závodů: nabídky, projektování a uvádění zařízení do provozu, poté přechod k online marketingu. Dnes webové poradenství pro výrobce B2B a pomoc s tím, aby srozumitelně představili své produkty a technologie. Japonské státní licence Energy Manager a hlavního elektroinženýra třetí třídy.
Od roku 2017 provoz technického blogu (přes 500 článků) a japonského kanálu na YouTube s přibližně 20 000 odběrateli. Každý návod vzniká z pohledu japonské výrobní haly a je ověřen podle citovaných norem.
