Érintésmentes hőmérsékletmérés elektromos berendezések működése közben

Minden elektromos készülék úgy működik, hogy elektromos áramot vezetnek át rajtuk, ami tovább melegíti a vezetékeket és a berendezéseket. Ebben az esetben a normál működés során egyensúly jön létre a hőmérséklet növelése és egy részének a környezetbe történő eltávolítása között.

Ha az érintkezési minőség hibás, az áram áramlási viszonyok romlanak és a hőmérséklet emelkedik, ami meghibásodást okozhat. Ezért az összetett elektromos berendezésekben, különösen az erőművek nagyfeszültségű berendezéseiben, a feszültség alatt álló részek fűtésének időszakos ellenőrzését végzik.

A nagyfeszültségű készülékeknél a méréseket érintésmentes módszerrel, biztonságos távolságból végezzük.

A távhőmérsékletmérés alapelvei

Minden fizikai testben atomok és molekulák mozgása van, amelyet kísér elektromágneses hullámok kibocsátása… Az objektum hőmérséklete befolyásolja e folyamatok intenzitását, értéke a hőáram értékével becsülhető meg.

Az érintésmentes hőmérsékletmérés ezen az elven alapul.

A «T» hőmérsékletű szondaforrás «F» hőáramot bocsát ki a környező térben, amelyet a hőforrástól távolabb elhelyezett hőérzékelő érzékel. Ezt követően a belső áramkör által átalakított jel megjelenik az «I» információs panelen.

A hőmérsékletet infravörös sugárzással mérő eszközöket infravörös hőmérőknek vagy rövidített nevüknek "pirométereknek" nevezik.

Pontos működésük érdekében fontos az elektromágneses hullámskálán a mérési tartomány helyes meghatározása, amely körülbelül 0,5-20 mikronos terület.

A mérés minőségét befolyásoló tényezők

A pirométerek hibája számos tényezőtől függ:

1. az objektum megfigyelt területének felületének a közvetlen megfigyelés területén kell lennie;
2. por, köd, gőz és egyéb tárgyak a hőérzékelő és a hőforrás között gyengítik a jelet, valamint szennyeződésnyomok az optikán;
3. a vizsgált test felületének szerkezete, állapota befolyásolja az infravörös fluxus intenzitását és a hőmérő leolvasásait.

A harmadik tényező megmagyarázza az emissziós változás grafikonját? a hullámhosszról.

Bemutatja a fekete, szürke és színes sugárzók tulajdonságait.

A fekete anyag infravörös sugárzásának képességét Фs vesszük alapul más termékek összehasonlításához, és 1-gyel egyenlőnek tekintjük. Az összes többi valódi anyag ФR együtthatója 1-nél kisebb lesz.

A gyakorlatban a pirométerek a valós tárgyak sugárzását egy ideális emitter paramétereivé alakítják át.

A mérést a következők is befolyásolják:

• az infravörös spektrum hullámhossza, amelyen a mérést végzik;

• a vizsgált anyag hőmérséklete.

Hogyan működik az érintésmentes hőmérsékletmérő

Az információ kiadásának és feldolgozásának módja szerint a felületfűtés távvezérlésére szolgáló eszközök a következőkre oszthatók:

• pirométerek;

• hőkamerák.

Pirométer készülék

Hagyományosan ezeknek az eszközöknek az összetétele blokkonként bemutatható:

• infravörös érzékelő optikai rendszerrel és visszaverő fényvezetővel;

• egy elektronikus áramkör, amely átalakítja a vett jelet;

• kijelző, amely a hőmérsékletet mutatja;

• a bekapcsoló gombot.

A hősugárzás áramlását egy optikai rendszer fókuszálja, és tükrök egy érzékelőhöz irányítják, amely a hőenergiát elsődlegesen elektromos jellé alakítja, amelynek feszültségértéke arányos az infravörös sugárzással.

Az elektromos jel másodlagos átalakítása az elektronikus készülékben történik, amely után a mérő- és jelentéskészítő modul általában információt jelenít meg a kijelzőn. digitális formában.

Első pillantásra úgy tűnik, hogy a felhasználónak meg kell mérnie egy távoli objektum hőmérsékletét:

• kapcsolja be a készüléket a gomb megnyomásával;

• adja meg a vizsgálandó objektumot;

• foglaljon le.

A pontos méréshez azonban nem csak a leolvasásokat befolyásoló tényezőket kell figyelembe venni, hanem a tárgytól való megfelelő távolságot is meg kell választani, amit a készülék optikai felbontása határoz meg.

A pirométerek különböző látószögekkel rendelkeznek, amelyek jellemzőit a felhasználók kényelme érdekében a mérési tárgy távolsága és a szabályozott felület lefedettsége közötti kapcsolat alapján választják ki. Példaként a képen 10:1 arány látható.

Mivel ezek a jellemzők egymással egyenesen arányosak, a pontos hőmérsékletmérés érdekében nemcsak az eszközt kell helyesen irányítani a tárgyra, hanem meg kell választani a távolságot is a mért terület területének kiválasztásához.

Az optikai rendszer ezután feldolgozza a hőáramot a kívánt felületről anélkül, hogy figyelembe venné a környező tárgyak sugárzásának hatását.

Ebből a célból a pirométerek továbbfejlesztett modelljei lézeres jelölésekkel vannak felszerelve, amelyek segítik a hőérzékelőt a tárgyra irányítani, és megkönnyítik a megfigyelt felület területének meghatározását. Különböző működési elvekkel és eltérő célzási pontossággal rendelkezhetnek.

Egyetlen lézersugár csak megközelítőleg jelzi a szabályozott terület középpontjának helyét, és lehetővé teszi a határok pontatlan meghatározását. Tengelye el van tolva a pirométer optikai rendszerének középpontjához képest. Ez parallaxis hibát okoz.

A koaxiális módszernek nincs ez a hátránya - a lézersugár egybeesik az eszköz optikai tengelyével, és pontosan jelzi a mért terület középpontját, de nem határozza meg annak határait.

Az ellenőrzött terület méreteinek jelzése a célmutatóban kettős lézersugárral történik... De a tárgytól való kis távolságoknál megengedett a hiba az érzékenységi terület kezdeti szűkítése miatt. Ez a hátrány nagyon hangsúlyos a rövid gyújtótávolságú objektíveknél.

A keresztlézeres jelölések javítják a rövid fókuszú lencsékkel felszerelt pirométerek pontosságát.

Egyetlen kör alakú lézersugár lehetővé teszi a megfigyelési terület meghatározását, de van benne parallaxis is, és túlbecsüli a készülék rövid távolságokon mért értékét.

A körkörös precíziós lézeres jelölő működik a legmegbízhatóbban, és mentes a korábbi tervek minden hátrányától.

A pirométerek szöveges-numerikus megjelenítési módszerrel jelenítik meg a hőmérséklet-információkat, amelyek kiegészíthetők egyéb információkkal.

Hőszigetelő berendezés

Ezeknek a hőmérsékletmérő eszközöknek a kialakítása hasonlít a pirométerekre. Hibrid mikroáramkörük van az infravörös sugárzás vételi elemeként.

Fényérzékeny epitaxiális rétegével fényérzékeny epitaxiális rétegével érzékeli az IR fluxust egy erősen adalékolt hordozón keresztül.

A képen egy hibrid mikroáramkörű hőkamerás vevőkészülék készüléke látható.

A mátrixdetektorokra épülő hőkamerák hőérzékenysége lehetővé teszi a hőmérséklet 0,1 fokos pontosságú mérését. De az ilyen nagy pontosságú eszközöket komplex laboratóriumi helyhez kötött berendezések termográfiáiban használják.

A hőkamerával végzett munka minden módszerét ugyanúgy hajtják végre, mint a pirométerrel, de a képernyőn megjelenik az elektromos berendezés képe, amelyet már felülvizsgált színskála mutat be, figyelembe véve az összes alkatrész fűtési állapotát.

A hőkép mellett egy skála található a színek hőmérsékleti vonalzóvá alakításához.

Ha összehasonlítja a pirométer és a hőkamera teljesítményét, láthatja a különbséget:

• a pirométer meghatározza az általa megfigyelt terület átlagos hőmérsékletét;

• a hőkamerával felmérheti az általa figyelt területen található összes alkotóelem melegedését.

Érintésmentes hőmérsékletmérők tervezési jellemzői

A fent leírt eszközöket olyan mobil modellek képviselik, amelyek lehetővé teszik az elektromos berendezések számos működési helyén egyenletes hőmérsékletmérést:

• teljesítmény- és mérőtranszformátorok és kapcsolók bemenetei;

• terhelés alatt működő szakaszolók érintkezői;

• buszrendszerek és nagyfeszültségű kapcsolóberendezések szakaszai;

• a villamos légvezetékek bekötési helyein és az elektromos áramkörök egyéb kommutációs helyein.

Bizonyos esetekben azonban az elektromos berendezések technológiai műveletei során nincs szükség érintésmentes hőmérsékletmérők összetett kialakítására, és teljesen lehetséges megbirkózni az állandóan telepített egyszerű modellekkel.

Példa erre a generátor forgórész tekercsének ellenállásának mérési módszere, amikor egyenirányító gerjesztő áramkörrel dolgozik. Mivel nagy váltóáramú alkatrészek indukálódnak benne, ezért a fűtésének szabályozása folyamatosan történik.

A hőmérséklet távmérése és kijelzése a gerjesztőtekercsnél egy forgó rotoron történik. A hőérzékelő állandóan a legkedvezőbb szabályozási zónában helyezkedik el, és érzékeli a felé irányuló hősugarakat. A belső áramkör által feldolgozott jel egy információs megjelenítő eszközre kerül, amely mutatóval és skálával is felszerelhető.

Az ezen az elven alapuló rendszerek viszonylag egyszerűek és megbízhatóak.

A céltól függően a pirométereket és a hőkamerákat eszközökre osztják:

• magas hőmérséklet, nagyon forró tárgyak mérésére tervezték;

• alacsony hőmérséklet, képes akár az alkatrészek hűtését is szabályozni fagyás közben.

A modern pirométerek és hőkamerák kialakítása felszerelhető kommunikációs rendszerekkel és információtovábbítással RS-232 busz távoli számítógépekkel.