Pirométerek
(121)A pirometry olyan eszközök, amelyek lehetővé teszik a érintés nélküli hőmérséklet mérést. Széles mérési tartományuk és gyorsaságuk miatt számos alkalmazási területen használják őket: fűtési és hűtési rendszerekben, HVAC-ban, közlekedésben (különösen járművek, nemcsak autók szervizelésénél), az élelmiszer-, gyógyszeriparban, sőt még az energiatermelésben is. Fontos megjegyezni, hogy ez a mérési módszer lehetővé teszi a forgó elemek (súrlódási pontok) vizsgálatát, feszültség alatt lévő csatlakozások (megnövekedett ellenállású szakaszok) vagy veszélyes helyeken lévő tárgyak mérését. Ezen széles alkalmazási spektrum figyelembevételével nézzük meg a pirométerek működését és alapvető jellemzőit.
Működési elv
A pirométerek a hősugárzás jelenségét használják a hőmérséklet mérésére. Minden test, amelynek hőmérséklete meghaladja az abszolút nulla fokot, elektromágneses hullámokat bocsát ki. Ezek hullámhossza az infravörös (IR) fény tartományába esik. Az ezen sugárzás intenzitásának mérése révén nagy pontossággal lehet becsülni az objektum hőmérsékletét. A pirométerekben erre a célra egy optoelektronikus, fényérzékeny elemet használnak. Annak érdekében, hogy a mérés meghatározott területen történjen, az infravörös sugarakat egy egyszerű lencsével a fényérzékeny felületre fókuszálják. Az adatokat egy A/D átalakító és egy speciálisan programozott áramkör dolgozza fel.
A pirométerek típusai
A pirométerek fő és legnyilvánvalóbb osztályozása a rendeltetésük és felépítésük alapján történik. Bár minden eszköz működési elve azonos, különböznek a pontosságukban és funkcionalitásukban (amelyeket alább ismertetünk).
Hordozható pirométerek
A leggyakoribbak a kézi pirométerek, ahol a mérőelemet egy markolatra helyezik. A legtöbb modellben a markolat tartalmazza az elemtartót, a tetején pedig egy ravasz található, amely a mérés aktiválására szolgál. Ennek köszönhetően az eszköz egy kézzel kezelhető, és könnyen ráirányítható a mérendő objektumra. A markolaton található a pirométer modul a lencsével, a kezelő felőli oldalon pedig egy kijelző (általában LCD), amely a mérési eredményeket és a beállításokat mutatja, valamint gombok a beállítások módosításához. A hordozható eszközök formátuma és használata általában egységes, függetlenül a konkrét rendeltetésüktől. Az eszközök sajátos funkcióit alább részletezzük.
Ipari automatizáláshoz való pirométerek
Az automatizálási rendszerekben használt pirométerek mérőmodulja sokkal kompaktabb, hogy különböző helyzetekben és szűk helyeken is felszerelhető legyen. Az áramellátás és a mérési adatok szabványos ipari csatlakozókon keresztül továbbítódnak, így ez a modul nem önálló egység. A legtöbb esetben statikusan helyezik el őket. Mivel bizonyos távolságról is képesek mérni, és viszonylag széles hőmérséklet-tartományban működnek, ipari környezetben használják őket kemencék, extrém hőmérsékletű elemek érintés nélküli hőmérséklet-mérésére, valamint olyan rendszerekben, amelyek magas higiéniát igényelnek (élelmiszeripar, vegyipar, gyógyszeripar stb.). Mivel a fényérzékeny elem egy külső vezérlőhöz csatlakozik, a mérések gyorsabban (nagyobb frekvenciával) végezhetők, mint a hordozható eszközöknél.
A pirométerek további funkciói
Az automatizálási rendszerekhez szánt pirométerek funkcionalitása a modelltől függ: lehetnek részletesen konfigurálhatók vagy hőérzékelőként is működhetnek. A hordozható modellek esetében a gyártók számos olyan funkcióval látják el az eszközöket, amelyek megkönnyítik a mérések elvégzését, különösen az ismétlődő és rendszeres méréseket. A pirométer kiválasztásakor érdemes mérlegelni, hogy az adott modell kibővített lehetőségei miként befolyásolják a munkavégzés ergonómiáját.
Optikai felbontás és lézeres célzó
A kézi pirométerek alapfelszereltsége közé tartozik egy lézeres célzó, amely a mérendő felületet jelzi. Fontos megjegyezni, hogy ez nem egyetlen pont. A működési elv miatt a pirométer egy bizonyos területen kibocsátott sugárzás intenzitását méri.
Az optikai jellemzőket a használati utasításban adják meg, hogy a felhasználó tudja, milyen távolságból kell elvégezni a mérést. Ennek a specifikációnak a legfontosabb eleme az optikai felbontás, amely megmutatja, hogy mekkora területről gyűjti össze az elektromágneses hullámokat, amelyek a mérés alapját képezik. Az infravörös sugárzás a fényérzékeny elemre összpontosul egy lencsén keresztül – a pirométer látómezőjét így egy kúpnak lehet leírni, amelynek csúcsa a mérőelemen helyezkedik el, és merőleges a felületére. Minél távolabb van a lencsétől, annál szélesebb a gyűjtött infravörös sugárzás területe (ami csökkenti a mérési pontosságot nagyobb távolságokon). A legtöbb pirométernél a lézersugár a kúp magasságát jelzi, de néhány modell további sugarakat bocsát ki, amelyek megmutatják az alapjának kerületét, és ezzel pontosan megjelenítik a mérési területet. Ez különösen fontos komplex fűtési, hűtési, vagy HVAC rendszerekben történő adatgyűjtésnél, ahol a csövek és vezetékek szorosan egymás mellett helyezkednek el.
A mérési eredményeket befolyásoló tényezőkkel kapcsolatban érdemes megjegyezni, hogy szinte minden test visszaveri az infravörös sugárzást más forrásokból (ahogyan a látható fényt is visszaverik), így a környezeti hőmérséklet bizonyos mértékben (általában minimálisan) befolyásolja a mérési eredményeket.
Akusztikus és vizuális riasztások
Bizonyos helyzetekben a pirométer felhasználóját nem érdekli a pontos hőmérséklet, hacsak nem lépi túl a küszöbértékeket. Ez például akkor fordul elő, amikor rendszeres ellenőrzéseket végeznek annak érdekében, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy egyes területek vagy rendszer elemei nem melegszenek túl vagy nem hűlnek le túlzottan. Ezért egyes pirométermodellek lehetővé teszik küszöbértékek beállítását, és hang- és/vagy fényjelzést adnak, amikor a mért hőmérséklet a
meghatározott tartományon kívül esik. Ez az egyszerű funkció jelentősen felgyorsítja a karbantartási és szervizelési munkálatokat.
MIN, MAX, AVG funkciók stb.
Ha változó hőmérsékletű objektumokat mérünk (pl. hőszabályozó komponensek, HVAC rendszerek pontjai), hasznos lehet egy olyan funkció, amely lehetővé teszi az eszköz számára, hogy egy adott időszak alatt rögzítse a szélsőséges értékeket. A MIN és MAX funkciók megmutatják a legalacsonyabb és legmagasabb hőmérsékletet, amelyet az eszköz a mérés aktiváló ravaszának nyomva tartása alatt mért. Emellett gyakran elérhető az átlagos (AVG) mérés is, amely például nagyon nagy felületek, mint hidraulikus/pneumatikus rendszerek vagy napelemek mérésére szolgál, hogy megbecsüljük az összesített veszteségeket és optimalizáljuk a működést.
Mérési memória és kommunikáció
Ha a pirométert gyakran és rendszeresen használják – például nagy kiterjedésű létesítmények ellenőrzésekor –, érdemes lehet egy fejlett funkciókkal rendelkező eszközbe beruházni, amely beépített memóriával és a mérések számítógépre történő exportálásának lehetőségével rendelkezik (további feldolgozás, jelentés készítése stb. céljából). Az ilyen modellek vezeték nélküli protokollokon (Bluetooth, WiFi), szabványos csatlakozókon (USB), és esetenként cserélhető memóriakártyákon keresztül kommunikálnak. Az összegyűjtött információkat könnyen exportálhatjuk fájlba, majd elemezhetjük vagy jelentések készítéséhez használhatjuk.
A pirométerek fontos paraméterei
A pirométer kiválasztásakor a fent leírt funkciók mellett több kulcsfontosságú paramétert is figyelembe kell venni. Az első természetesen a mérési tartomány, amely meghatározza, hogy az eszköz milyen hőmérsékleti tartományban működik. A mérési felbontás szintén fontos lesz. Ezenkívül a legtöbb eszköz lehetővé teszi az emissziós tényező beállítását (amit például az anyag, halmazállapot, textúra és a mért objektum megfigyelési szöge határoz meg).
A személyes preferenciák közé tartozik az eszköz mérete és tömege, valamint a kijelző átlója. Érdemes arra is figyelni, hogy a pirométerhez mellékelnek-e kiegészítőket, mint például szondák, hőelemek, tokok vagy szállítókofferek. Ha az eszközt viszonylag gyakran használják, érdemes lehet újratölthető akkumulátorral működő modellt választani. A professzionális körülmények között történő használatra szánt eszközöknél fontos tényező a szenzor kalibrációs tanúsítványa. Érdemes odafigyelni a védettségi osztályra (zártságra) is, amely gyakran nagyon magas (pl. IP65), lehetővé téve az eszköz használatát nehéz környezeti körülmények között.
Az ipari automatizálásban történő telepítéshez vagy más rendszerek felügyeleti funkcióját ellátó pirométerek esetében a fent említett paramétereken túl az eszköz interfésze is kulcsfontosságú lesz. Sok ilyen termék szabványos ipari protokollokon, mint például Profibus vagy RS485 keresztül tud kommunikálni.
Raktár:
