Коэффициенты излучения различных материалов и поправки при замерах пирометром

• Отзывы

У большинства недорогих пирометров коэффициент излучения стоит 0,95 и является постоянной величиной (const) без возможности изменения в самом приборе (пирометре). Поэтому при измерениях температуры различных материалов с отличным коэффициентом излучения нужно учитывать поправки, вычисляя их по формуле с использованием таблиц.

Коэффициенты излучения

Продукты. Как и все органические материалы, пищевые продукты имеют хорошую излучательную способность, и поэтому не возникает никаких проблем при измерении их температуры с помощью пирометра.

Металлы белого цвета. Имеют очень маленький коэффициент излучения в диапазоне от 8 до14 мкм, и поэтому их температуру трудно измерять. Для измерений требуется применение покрытий, увеличивающих излучательную способность, например: краска, масляная пленка.

Оксиды металлов. В данной группе не существует постоянных показателей. Коэффициент излучения находится между 0.3 и 0.9 мкм и он сильно зависит от длины волны. Для точного определения температуры необходимо выбрать коэффициент излучения объекта. Его можно определить по таблице коэффициентов излучения, которая находиться в конце инструкции по использованию пирометра, либо посредством сравнительного измерения контактным термометром (т.е. меняя коэффициент излучения, заложенный в пирометр до совпадения с показателями контактного термометра). В противном случае можно применять покрытия с известным коэффициентом излучения.

Светлые неметаллы / темные неметаллы / пластик / продукты. Такие объекты, как белая бумага, керамика, гипс, древесина, резина, темная древесина, камень, темные краски, обладают коэффициентом излучения приблизительно 0.95 при длине волны выше 8 мкм. Большинство органических материалов обладают коэффициентом излучения приблизительно 0.95, поэтому в основном в пирометрах устанавливается именно эта величина по умолчанию (const).

У большинства недорогих пирометров коэффициент излучения стоит 0,95 и является постоянной величиной (const) без возможности изменения в самом приборе (пирометре). Поэтому при измерениях температуры различных материалов с отличным коэффициентом излучения нужно учитывать поправки, вычисляя их по формуле с использованием таблиц (см. ниже)

Несколько примеров влияние на результаты измерений

Пример 1:Объект измерения (полуфабрикаты, Т= -22 °С) Коэффициент излучения = 0.92. Измерение производится при температуре окружающей среды +22 °С. Предварительно установленный коэффициент излучения 0.95. Показания ИК измерительного прибора: -21 °С, т.е. температура, отображенная на дисплее прибора, некорректна на 1 °С. Погрешность незначительная.

Пример 2: Объект измерения (окисленный латунный лист, Т= +200 °С) Коэффициент излучения = 0.62.Измерение проводится при температуре окружающей среды +22 °С. Предварительно установленный коэффициент излучения 0.70. Пирометр показывает температуру+188 °С. Погрешность уже значительная и может привести к браку.

ИТОГ: Чем больше разница между температурой объекта измерения и температурой окружающей среды и меньше коэффициент излучения, тем больше ошибок измерения в случае неправильного значения коэффициента излучения.

При температурах выше температуры окружающей среды:

• Если установлен слишком высокий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком низкой.
• Если установлен слишком низкий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком высокой.

При низких температурах ниже температуры окружающей среды

• Если установлен слишком высокий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком низкой.
• Если установлен слишком низкий коэффициент излучения, отображаемая температура измерения будет слишком высокой.

Таблица коэффициентов излучения основных материалов

Материал	Температура, °С	Коэффициент излучения
Алюминий, светлый листовой	170	0,04
Асбест	20	0,96
Асфальт	20	0,93
Хлопок	20	0,77
Цемент	25	0,93
Свинец, серый окисленный	20	0,28
Свинец, сильно окисленный	20	0,28
Толь (кровельный материал)	20	0,93
Лед, гладкий	0	0,97
Лед, неровный	0	0,99
Железо, обработан, наждаком	20	0,24
Железо, светлое, вытравлен.	150	0,13
Железо, выплавлен.	100	0,80
Железо, листовое	20	0,77
Железо, слегка поржавевшее	20	0,61
Железо, сильно поржавевшее	20	0,85
Пахотная земля	20	0,38
Почва, черная глина	20	0,66
Плитка	25	0,93
Гипс	20	0,90
Стекло	90	0,94
Золото, полированное	130	0,02
Резина, жесткая	23	0,94
Резина, мягкая серая	23	0,86
Древесина	70	0,94
Галька	90	0,95
Пробка	20	0,70
Корунд, наждак (жесткий)	80	0,86
Теплоотвод, темн. анодирован. '	50	0,98
Медь, потускневшая	20	0,04
Медь, с оксидной пленкой	130	0,76
Медь, полирован.	20	0,03
Медь, темная, оксидная	20	0,78
Пластик (ПЭ.ПП, ПВХ)	20	0,94
Листва	20	0,84
Мрамор, белый	20	0,95
Мин. покрытие краской	100	0,93
Латунь, оксидная	200	0,61
NATO-зеленый	50	0,85
Бумага	20	0,97
Фарфор	20	0,92
Шифер	25	0,95
Черная краска (матовая)	80	0,97
Шелк	20	0,78
Серебро	20	0,02
Сталь (термообработал. поверхность)	200	0,52
Сталь, оксидная	200	0,79
Глина, обожженная	70	0,91
Инвертирован. краска	70	0,94
Вода	38	0,67
Кирпич, мертель, штукатурка	20	0,93
Белый цинк (окрашен.)	20	0,95

Таблица ошибок (Δ) измеряемых температур, вызванных ошибками коэффициентов теплового излучения на 1%.

Если в пирометре установлен постоянный коэффициент теплового излучения Εconst (например, 0.95), при измерении температуры объекта с коэффициентом теплового излучения (ET) необходимо учитывать поправку (ΔT) при данной температуре объекта вычисляя её по формуле:

ΔТ= Δ × (Есonst - ET)

Поправка (ΔT) вычитается из измеренного значения температуры.

Температура объекта, С Ошибка (Δ), С

-50 1,3

-40 1

-30 0,8

-20 0,6

-10 0,4

0 0,3

10 0,2

20 0

30 0

40 0,1

50 0,2

60 0,3

70 0,4

80 0,5

90 0,5

100 0,6

120 0,7

140 0,9

160 1

180 1,1

200 1,2

220 1,4

240 1,5

260 1,6

280 1,8

300 1,9

320 2

340 2,2

360 2,3

380 2,4

400 2,6

420 2,7

440 2,9

460 3

480 3,2

500 3,3

550 3,7

600 4,1

650 4,5

700 4,9

750 5,3

800 5,7

850 6,1

900 6,5

950 6,9

1000 7,4

1100 8,2

1200 9,1

1300 10

1400 10,9

1500 11,9

1600 12,7

1700 13,7

1800 14,6

1900 15,5

2000 16,5

2100 17,4

2200 18,3

2300 19,3

2400 20,3

2500 21,2

2600 22,2

2700 23,1

2800 24,1

2900 25,1

3000 26

Возможные источники ошибок и неполадок

1. Влияние внешних факторов (помех) на результат измерения. При бесконтактном измерении температуры, в добавление к влиянию типа материала и состояния его поверхности, путь передачи ИК сигнала между прибором и объектом измерения также может повлиять на результат измерения. Помехи включают в себя, например: частицы пыли и грязи, влажность (дождь), пар, газы

2. Неправильно установленный коэффициент излучения может привести к значительным ошибкам измерения.

3. После измерения температуры измерительный прибор оказывается не настроенным на новую температуру (точка сравнения). Данный фактор может привести к значительным ошибкам измерения, возникают такие же проблемы, какие и при использовании устройств с термоэлементом.

4. Рекомендуется хранить прибор в том месте, где будет производиться измерение температуры! Это позволит избежать проблемы с временем настройки прибора.

5. ИК измерение является оптическим измерением: для получения точных данных измерений регулярно производите чистку линзы. Не проводите измерения через затуманенные линзы, например из-за пара.

6. ИК измерение является поверхностным измерением: если на поверхности объекта измерения имеется грязь, пыль, иней и т.п., то будет измеряться температура только верхнего слоя поверхности, например температура грязи. Поэтому перед измерениями убедитесь, что поверхность объекта чистая.

7. Не проводите измерения при возникновении помех сигналу.

8. Расстояние между пирометром и объектом измерения слишком высока, т.е. точка замера больше, чем сам объект измерения.

Рекомендуемые обзоры и статьи