Пирометр, также известный как термометр сопротивления, — это высокоточный измерительный прибор, определяющий температуру объекта на основе зависимости электрического сопротивления проводника от степени его нагрева. Ключевым элементом конструкции является чувствительная катушка, изготовленная из тугоплавкого металла, такого как платина или вольфрам. Эта катушка помещается в защитную тугоплавкую трубку. Принцип измерения заключается в фиксации изменений сопротивления этой катушки, которые прямо пропорциональны изменениям температуры исследуемого объекта.
Основные типы пирометров
В зависимости от метода измерения, пирометры классифицируются на несколько основных видов, каждый из которых предназначен для работы в определённом температурном диапазоне.
Радиационные пирометры работают в диапазоне от 0 до 500 °C. Их действие основано на измерении суммарной (интегральной) мощности теплового излучения, исходящего от контролируемого объекта.
Яркостные (оптические) пирометры предназначены для измерения высоких температур — от 500 до 4000 °C. Принцип их работы строится на визуальном или фотоэлектрическом сравнении яркости свечения объекта в узком спектральном диапазоне с яркостью эталонного источника излучения, например, нити калиброванной лампы накаливания.
Цветовые пирометры используются для температур свыше 800 °C. Они определяют температуру не по абсолютной яркости, а по соотношению интенсивностей излучения объекта на двух различных длинах волн, обычно выбираемых в красной и синей областях спектра. Этот метод менее чувствителен к таким помехам, как запылённость или частичное экранирование объекта.
Специализированные модели и области применения
Платиновый пирометр — эталонный прибор для особо точных измерений, способный работать при температурах до 1000 °C. В диапазоне от -20 до 600 °C его погрешность может достигать невероятно малой величины — всего 0.0001 °C.
Уникальность пирометров заключается в их способности бесконтактно измерять температуру в труднодоступных или опасных зонах, на движущихся объектах, а также при экстремально высоких или низких температурах, недоступных для большинства контактных датчиков. Например, для измерения низких температур пирометр может быть охлаждён жидким воздухом до -195 °C, а его шкала отградуирована соответствующим образом.
Практическое использование в промышленности и науке
В промышленности пирометры незаменимы для контроля тепловых режимов агрегатов. Для этого в ключевых точках установки (например, в топке или дымоходе) размещаются чувствительные спирали, которые через коммутатор подключаются к общему измерительному прибору. Переключая контакты, оператор может последовательно снимать показания с разных зон. Эта технология широко применяется для мониторинга температурных циклов при нагреве и охлаждении литых деталей.
Пирометры, соединённые с самописцами, используются для исследования рабочих процессов в машинах и даже для наблюдения за температурной динамикой при течении заболеваний в медицинских исследованиях.
Прибор можно интегрировать в систему автоматического контроля и сигнализации. Если к его стрелочному индикатору или выходному сигналу подключить реле, то при достижении опасного температурного порога (например, близкого к температуре плавления подшипника) автоматически включится световая или звуковая сигнализация, а система управления может дать команду на снижение скорости вращения или полную остановку агрегата, предотвратив аварию.