Μέτρηση θερμοκρασίας χωρίς επαφή κατά τη λειτουργία ηλεκτρικού εξοπλισμού

Όλες οι ηλεκτρικές συσκευές λειτουργούν περνώντας ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από αυτές, το οποίο θερμαίνει περαιτέρω τα καλώδια και τον εξοπλισμό. Σε αυτή την περίπτωση, κατά την κανονική λειτουργία, δημιουργείται μια ισορροπία μεταξύ της αύξησης της θερμοκρασίας και της απομάκρυνσης μέρους της στο περιβάλλον.

Εάν η ποιότητα της επαφής είναι ελαττωματική, οι τρέχουσες συνθήκες ροής επιδεινώνονται και η θερμοκρασία αυξάνεται, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργία. Ως εκ τούτου, σε σύνθετες ηλεκτρικές συσκευές, ειδικά σε εξοπλισμό υψηλής τάσης των επιχειρήσεων ηλεκτρικής ενέργειας, πραγματοποιείται περιοδικός έλεγχος της θέρμανσης των ενεργών μερών.

Για συσκευές υψηλής τάσης, οι μετρήσεις γίνονται με μέθοδο χωρίς επαφή σε ασφαλή απόσταση.

Αρχές μέτρησης θερμοκρασίας από απόσταση

Κάθε φυσικό σώμα έχει μια κίνηση ατόμων και μορίων που συνοδεύεται από εκπομπή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων… Η θερμοκρασία του αντικειμένου επηρεάζει την ένταση αυτών των διεργασιών και η τιμή της μπορεί να εκτιμηθεί από την τιμή της ροής θερμότητας.

Η μέτρηση της θερμοκρασίας χωρίς επαφή βασίζεται σε αυτήν την αρχή.

Μια πηγή καθετήρα με θερμοκρασία «T» εκπέμπει μια ροή θερμότητας «F» στον περιβάλλοντα χώρο, η οποία γίνεται αντιληπτή από έναν θερμικό αισθητήρα που βρίσκεται σε απόσταση από την πηγή θερμότητας. Μετά από αυτό, το σήμα που μετατρέπεται από το εσωτερικό κύκλωμα εμφανίζεται στον πίνακα πληροφοριών «I».

Οι συσκευές μέτρησης της θερμοκρασίας, που τη μετρούν με υπέρυθρη ακτινοβολία, ονομάζονται υπέρυθρα θερμόμετρα ή η συντομογραφία τους «πυρόμετρα».

Για την ακριβή λειτουργία τους, είναι σημαντικό να προσδιορίσετε σωστά το εύρος μέτρησης στην κλίμακα ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, η οποία είναι μια περιοχή περίπου 0,5-20 microns.

Παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα των μετρήσεων

Το σφάλμα των πυρομέτρων εξαρτάται από διάφορους παράγοντες:

1. η επιφάνεια της παρατηρούμενης περιοχής του αντικειμένου πρέπει να βρίσκεται στην περιοχή άμεσης παρατήρησης.
2. σκόνη, ομίχλη, ατμός και άλλα αντικείμενα μεταξύ του αισθητήρα θερμότητας και της πηγής θερμότητας εξασθενούν το σήμα, καθώς και ίχνη βρωμιάς στα οπτικά.
3. η δομή και η κατάσταση της επιφάνειας του εξεταζόμενου σώματος επηρεάζουν την ένταση της υπέρυθρης ροής και τις ενδείξεις του θερμομέτρου.

Εξηγεί ο τρίτος παράγοντας το γράφημα της αλλαγής στην εκπομπή; του μήκους κύματος.

Επιδεικνύει τα χαρακτηριστικά του μαύρου, του γκρι και των έγχρωμων εκπομπών.

Η ικανότητα της υπέρυθρης ακτινοβολίας Фs ενός μαύρου υλικού λαμβάνεται ως βάση για τη σύγκριση άλλων προϊόντων και λαμβάνεται ίση με 1. Οι συντελεστές όλων των άλλων πραγματικών ουσιών ФR γίνονται μικρότεροι από 1.

Στην πράξη, τα πυρόμετρα μετατρέπουν την ακτινοβολία πραγματικών αντικειμένων στις παραμέτρους ενός ιδανικού εκπομπού.

Η μέτρηση επηρεάζεται επίσης από:

• το μήκος κύματος του υπέρυθρου φάσματος στο οποίο γίνεται η μέτρηση·

• θερμοκρασία της υπό δοκιμή ουσίας.

Πώς λειτουργεί ένας μετρητής θερμοκρασίας χωρίς επαφή

Σύμφωνα με τη μέθοδο εξόδου πληροφοριών και την επεξεργασία τους, οι συσκευές για τηλεχειρισμό της θέρμανσης επιφανειών χωρίζονται σε:

• πυρόμετρα;

• θερμική απεικόνιση.

Συσκευή πυρόμετρου

Συμβατικά, η σύνθεση αυτών των συσκευών μπορεί να παρουσιαστεί μπλοκ προς μπλοκ:

• αισθητήρας υπερύθρων με οπτικό σύστημα και οδηγό ανακλαστικού φωτός.

• ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που μετατρέπει το λαμβανόμενο σήμα.

• μια οθόνη που δείχνει τη θερμοκρασία.

• το κουμπί λειτουργίας.

Η ροή της θερμικής ακτινοβολίας εστιάζεται από ένα οπτικό σύστημα και κατευθύνεται από κάτοπτρα σε έναν αισθητήρα για την κύρια μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρικό σήμα με τιμή τάσης ανάλογη της υπέρυθρης ακτινοβολίας.

Η δευτερεύουσα μετατροπή του ηλεκτρικού σήματος λαμβάνει χώρα στην ηλεκτρονική συσκευή, μετά την οποία η μονάδα μέτρησης και αναφοράς εμφανίζει πληροφορίες στην οθόνη, κατά κανόνα, σε ψηφιακή μορφή.

Με την πρώτη ματιά, φαίνεται ότι ο χρήστης πρέπει να μετρήσει τη θερμοκρασία ενός απομακρυσμένου αντικειμένου:

• ενεργοποιήστε τη συσκευή πατώντας το κουμπί.

• προσδιορίστε το αντικείμενο που θα διερευνηθεί.

• πάρτε μια κατάθεση.

Ωστόσο, για ακριβή μέτρηση, είναι απαραίτητο όχι μόνο να ληφθούν υπόψη οι παράγοντες που επηρεάζουν τις μετρήσεις, αλλά και να επιλέξετε τη σωστή απόσταση από το αντικείμενο, η οποία καθορίζεται από την οπτική ανάλυση της συσκευής.

Τα πυρόμετρα έχουν διαφορετικές γωνίες θέασης, τα χαρακτηριστικά των οποίων, για τη διευκόλυνση των χρηστών, επιλέγονται για τη σχέση μεταξύ της απόστασης από το αντικείμενο μέτρησης και της περιοχής κάλυψης της ελεγχόμενης επιφάνειας. Για παράδειγμα, η εικόνα δείχνει μια αναλογία 10:1.

Δεδομένου ότι αυτά τα χαρακτηριστικά είναι άμεσα ανάλογα μεταξύ τους, για την ακριβή μέτρηση της θερμοκρασίας είναι απαραίτητο όχι μόνο να κατευθύνετε σωστά τη συσκευή στο αντικείμενο, αλλά και να επιλέξετε την απόσταση για να επιλέξετε την περιοχή της μετρούμενης περιοχής.

Το οπτικό σύστημα θα επεξεργαστεί στη συνέχεια τη ροή θερμότητας από την επιθυμητή επιφάνεια χωρίς να λαμβάνει υπόψη την επίδραση της ακτινοβολίας από τα γύρω αντικείμενα.

Για το σκοπό αυτό, βελτιωμένα μοντέλα πυρόμετρων είναι εξοπλισμένα με ονομασίες λέιζερ που βοηθούν στην κατεύθυνση του θερμικού αισθητήρα στο αντικείμενο και διευκολύνουν τον προσδιορισμό της περιοχής της παρατηρούμενης επιφάνειας. Μπορούν να έχουν διαφορετικές αρχές λειτουργίας και να έχουν διαφορετική ακρίβεια στόχευσης.

Μια μεμονωμένη δέσμη λέιζερ υποδεικνύει μόνο κατά προσέγγιση τη θέση του κέντρου της ελεγχόμενης περιοχής και καθιστά δυνατό τον ασαφή προσδιορισμό των ορίων της. Ο άξονάς του είναι μετατοπισμένος σε σχέση με το κέντρο του οπτικού συστήματος πυρομέτρου. Αυτό εισάγει ένα σφάλμα παράλλαξης.

Μια ομοαξονική μέθοδος δεν έχει αυτό το μειονέκτημα - η δέσμη λέιζερ συμπίπτει με τον οπτικό άξονα της συσκευής και υποδεικνύει με ακρίβεια το κέντρο της περιοχής μέτρησης, αλλά δεν καθορίζει τα όριά της.

Ένδειξη των διαστάσεων της ελεγχόμενης περιοχής παρέχεται στον δείκτη στόχο με διπλή δέσμη λέιζερ... Αλλά σε μικρές αποστάσεις από το αντικείμενο, επιτρέπεται σφάλμα λόγω του αρχικού στένωση της περιοχής ευαισθησίας. Αυτό το μειονέκτημα είναι πολύ έντονο με φακούς με μικρή εστιακή απόσταση.

Οι χαρακτηρισμοί σταυροειδούς λέιζερ βελτιώνουν την ακρίβεια των πυρόμετρων εξοπλισμένων με φακούς μικρής εστίασης.

Μια μονή κυκλική δέσμη λέιζερ σας επιτρέπει να προσδιορίσετε την περιοχή παρατήρησης, αλλά έχει επίσης παράλλαξη και υπερεκτιμά τις μετρήσεις της συσκευής σε μικρές αποστάσεις.

Ένας κυκλικός προσδιοριστής λέιζερ ακριβείας λειτουργεί πιο αξιόπιστα και δεν έχει όλα τα μειονεκτήματα των προηγούμενων σχεδίων.

Τα πυρόμετρα εμφανίζουν πληροφορίες θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας μια μέθοδο αριθμητικής απεικόνισης κειμένου που μπορεί να συμπληρωθεί με άλλες πληροφορίες.

Συσκευή θερμομόνωσης

Ο σχεδιασμός αυτών των συσκευών μέτρησης θερμοκρασίας μοιάζει με αυτόν των πυρόμετρων. Έχουν ένα υβριδικό μικροκύκλωμα ως στοιχείο λήψης του ρεύματος υπέρυθρης ακτινοβολίας.

Με το φωτοευαίσθητο επιταξιακό στρώμα του, αντιλαμβάνεται τη ροή υπερύθρων μέσω ενός βαρέως εμποτισμένου υποστρώματος με το φωτοευαίσθητο επιταξιακό στρώμα του.

Η συσκευή του δέκτη θερμικής απεικόνισης με υβριδικό μικροκύκλωμα φαίνεται στη φωτογραφία.

Η θερμική ευαισθησία των θερμικών εικόνων που βασίζονται σε ανιχνευτές μήτρας σάς επιτρέπει να μετράτε τη θερμοκρασία με ακρίβεια 0,1 μοιρών. Αλλά τέτοιες συσκευές με υψηλή ακρίβεια χρησιμοποιούνται σε θερμογράφους σύνθετων εργαστηριακών σταθερών εγκαταστάσεων.

Όλες οι μέθοδοι εργασίας με θερμική απεικόνιση εκτελούνται με τον ίδιο τρόπο όπως με ένα πυρόμετρο, αλλά στην οθόνη του εμφανίζεται μια εικόνα ηλεκτρικού εξοπλισμού, που παρουσιάζεται ήδη σε μια αναθεωρημένη χρωματική γκάμα, λαμβάνοντας υπόψη την κατάσταση θέρμανσης όλων των μερών.

Δίπλα στη θερμική εικόνα υπάρχει μια κλίμακα για τη μετατροπή των χρωμάτων σε χάρακα θερμοκρασίας.

Όταν συγκρίνετε την απόδοση ενός πυρόμετρου και μιας θερμικής απεικόνισης, μπορείτε να δείτε τη διαφορά:

• το πυρόμετρο καθορίζει τη μέση θερμοκρασία στην περιοχή που παρατηρεί.

• η θερμική απεικόνιση σάς επιτρέπει να αξιολογήσετε τη θέρμανση όλων των συστατικών στοιχείων που βρίσκονται στην περιοχή που παρακολουθεί.

Σχεδιαστικά χαρακτηριστικά μετρητών θερμοκρασίας χωρίς επαφή

Οι συσκευές που περιγράφονται παραπάνω αντιπροσωπεύονται από κινητά μοντέλα που επιτρέπουν σταθερές μετρήσεις θερμοκρασίας σε πολλά σημεία λειτουργίας ηλεκτρικού εξοπλισμού:

• Είσοδοι ισχύος και μετασχηματιστές και διακόπτες μέτρησης.

• επαφές αποζεύξεων που λειτουργούν υπό φορτίο.

• Συναρμολογήσεις συστημάτων λεωφορείων και τμήματα διακοπτών υψηλής τάσης.

• στις θέσεις σύνδεσης καλωδίων εναέριων γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας και άλλων θέσεων μεταγωγής ηλεκτρικών κυκλωμάτων.

Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις κατά την εκτέλεση τεχνολογικών εργασιών σε ηλεκτρικό εξοπλισμό, δεν χρειάζονται πολύπλοκα σχέδια μετρητών θερμοκρασίας χωρίς επαφή και είναι πολύ πιθανό να αντιμετωπίσουμε απλά μοντέλα που είναι μόνιμα εγκατεστημένα.

Ένα παράδειγμα είναι η μέθοδος μέτρησης της αντίστασης της περιέλιξης του ρότορα της γεννήτριας κατά την εργασία με ένα κύκλωμα διέγερσης ανορθωτή. Δεδομένου ότι σε αυτό προκαλούνται μεγάλα εξαρτήματα AC, ο έλεγχος της θέρμανσής του πραγματοποιείται συνεχώς.

Η απομακρυσμένη μέτρηση και η ένδειξη της θερμοκρασίας στο πηνίο διέγερσης πραγματοποιείται σε έναν περιστρεφόμενο ρότορα. Ο θερμικός αισθητήρας βρίσκεται μόνιμα στην πιο ευνοϊκή ζώνη ελέγχου και αντιλαμβάνεται τις ακτίνες θερμότητας που κατευθύνονται προς αυτήν. Το σήμα που επεξεργάζεται το εσωτερικό κύκλωμα εξέρχεται σε μια συσκευή απεικόνισης πληροφοριών, η οποία μπορεί να είναι εξοπλισμένη με δείκτη και ζυγαριά.

Τα σχήματα που βασίζονται σε αυτήν την αρχή είναι σχετικά απλά και αξιόπιστα.

Ανάλογα με το σκοπό, τα πυρόμετρα και οι θερμικές συσκευές απεικόνισης χωρίζονται σε συσκευές:

• υψηλή θερμοκρασία, σχεδιασμένη για τη μέτρηση πολύ θερμών αντικειμένων.

• χαμηλή θερμοκρασία, ικανό να ελέγχει ακόμη και την ψύξη των εξαρτημάτων κατά την κατάψυξη.

Τα σχέδια σύγχρονων πυρομέτρων και θερμικών απεικονιστών μπορούν να εξοπλιστούν με συστήματα επικοινωνίας και μετάδοσης πληροφοριών μέσω RS-232 λεωφορείο με απομακρυσμένους υπολογιστές.