Kontaktivaba temperatuuri mõõtmine elektriseadmete töötamise ajal

Kõik elektriseadmed töötavad, juhtides neist läbi elektrivoolu, mis soojendab veelgi juhtmeid ja seadmeid. Sellisel juhul tekib normaalse töö käigus tasakaal temperatuuri tõstmise ja osa sellest keskkonda viimise vahel.

Kui kontakti kvaliteet on defektne, halvenevad praegused voolutingimused ja temperatuur tõuseb, mis võib põhjustada talitlushäireid. Seetõttu jälgitakse keerulistes elektriseadmetes, eriti elektriettevõtete kõrgepingeseadmetes, perioodiliselt pingestatud osade kuumutamist.

Kõrgepingeseadmete puhul tehakse mõõtmised kontaktivaba meetodiga ohutust kaugusest.

Temperatuuri kaugmõõtmise põhimõtted

Igal füüsilisel kehal on aatomite ja molekulide liikumine, millega kaasneb elektromagnetlainete emissioon… Objekti temperatuur mõjutab nende protsesside intensiivsust ja selle väärtust saab hinnata soojusvoo väärtuse järgi.

Sellel põhimõttel põhineb kontaktivaba temperatuuri mõõtmine.

Temperatuuriga «T» sondiallikas kiirgab ümbritsevasse ruumi soojusvoogu «F», mida tajub soojusallikast eemal asuv termoandur. Pärast seda kuvatakse infopaneelil «I» sisemise vooluahela teisendatud signaal.

Temperatuuri mõõtmise seadmeid, mis mõõdavad seda infrapunakiirgusega, nimetatakse infrapunatermomeetriteks või nende lühendatud nimetuseks «püromeetrid».

Nende täpseks tööks on oluline õigesti määrata mõõtmisvahemik elektromagnetlainete skaalal, mille pindala on ligikaudu 0,5-20 mikronit.

Mõõtmise kvaliteeti mõjutavad tegurid

Püromeetrite viga sõltub mitmest tegurist:

1. objekti vaadeldava ala pind peab olema otsese vaatluse piirkonnas;
2. tolm, udu, aur ja muud esemed soojusanduri ja soojusallika vahel nõrgendavad signaali, samuti mustuse jäljed optikal;
3. uuritava keha pinna struktuur ja seisukord mõjutavad infrapunavoo intensiivsust ja termomeetri näitu.

Kas kolmas tegur seletab emissioonimuutuse graafikut? lainepikkusest.

See demonstreerib musta, halli ja värvikiirguri omadusi.

Musta materjali infrapunakiirguse võime Фs võetakse teiste toodete võrdlemisel aluseks ja võetakse võrdseks 1. Kõigi teiste reaalsete ainete ФR koefitsiendid muutuvad väiksemaks kui 1.

Praktikas muudavad püromeetrid reaalsete objektide kiirguse ideaalse emitteri parameetriteks.

Mõõtmist mõjutavad ka:

• infrapunaspektri lainepikkus, mille juures mõõtmine toimub;

• uuritava aine temperatuur.

Kuidas töötab mittekontaktne temperatuurimõõtur

Vastavalt teabe väljastamise meetodile ja selle töötlemisele jagunevad pinnakütte kaugjuhtimise seadmed:

• püromeetrid;

• termokaamerad.

Püromeetri seade

Tavaliselt saab nende seadmete koostist esitada plokkide kaupa:

• optilise süsteemi ja peegeldava valgusjuhiga infrapunaandur;

• elektrooniline ahel, mis teisendab vastuvõetud signaali;

• ekraan, mis näitab temperatuuri;

• toitenupp.

Soojuskiirguse voog fokuseeritakse optilise süsteemi abil ja suunatakse peeglite abil andurile soojusenergia esmaseks muundamiseks elektrisignaaliks, mille pinge väärtus on võrdeline infrapunakiirgusega.

Elektroonilises seadmes toimub elektrisignaali sekundaarne muundamine, mille järel kuvab mõõte- ja aruandlusmoodul ekraanile informatsiooni reeglina digitaalne vorm.

Esmapilgul tundub, et kasutaja peab mõõtma kaugobjekti temperatuuri:

• lülitage seade sisse, vajutades nuppu;

• täpsustada uuritav objekt;

• võta deposiit.

Täpse mõõtmise jaoks on aga vaja mitte ainult võtta arvesse näitu mõjutavaid tegureid, vaid valida ka õige kaugus objektini, mille määrab seadme optiline eraldusvõime.

Püromeetritel on erinevad vaatenurgad, mille omadused valitakse kasutajate mugavuse huvides mõõtmisobjekti kauguse ja kontrollitava pinna katteala vahelise suhte järgi. Näitena on pildil suhe 10:1.

Kuna need omadused on üksteisega otseselt proportsionaalsed, on temperatuuri täpseks mõõtmiseks vaja mitte ainult seadet objektile õigesti suunata, vaid ka mõõdetava ala valimiseks valida kaugus.

Seejärel töötleb optiline süsteem soovitud pinna soojusvoogu, arvestamata ümbritsevate objektide kiirguse mõju.

Sel eesmärgil on täiustatud püromeetrite mudelid varustatud lasertähistustega, mis aitavad suunata soojusandurit objektile ja hõlbustavad vaadeldava pinna pindala määramist. Neil võib olla erinev tööpõhimõte ja erinev sihtimistäpsus.

Üks laserkiir näitab vaid ligikaudselt kontrollitava ala keskpunkti asukohta ja võimaldab selle piire ebatäpselt määrata. Selle telg on püromeetri optilise süsteemi keskpunkti suhtes nihutatud. See toob kaasa parallaksi vea.

Koaksiaalmeetodil see puudus puudub - laserkiir langeb kokku seadme optilise teljega ja näitab täpselt mõõdetud ala keskpunkti, kuid ei määra selle piire.

Kontrollitava ala mõõtmete näit antakse sihtmärgi osutisse topelt laserkiirega... Aga väikestel kaugustel objektist on tundlikkusala esialgsest ahenemisest tingitud viga lubatud. See puudus on lühikese fookuskaugusega objektiivide puhul väga väljendunud.

Ristlasermärgistused parandavad lühikese fookusega läätsedega varustatud püromeetrite täpsust.

Üks ümmargune laserkiir võimaldab määrata vaatlusala, kuid sellel on ka parallaks ja see hindab seadme näitu lühikestel vahemaadel üle.

Ringikujuline täppislasertähis töötab kõige usaldusväärsemalt ja sellel puuduvad kõik varasemate disainide puudused.

Püromeetrid kuvavad temperatuuriteavet teksti-numbrilise kuvamismeetodi abil, mida saab täiendada muu teabega.

Soojusisolatsiooniseade

Nende temperatuurimõõteseadmete disain sarnaneb püromeetrite omaga. Neil on infrapunakiirguse voo vastuvõtuelemendina hübriidmikroskeem.

Oma valgustundliku epitaksiaalse kihiga tajub see valgustundliku epitaksiaalse kihiga infrapunavoogu läbi tugevalt legeeritud substraadi.

Hübriidmikroskeemiga termokaamera vastuvõtja seade on fotol.

Maatriksdetektoritel põhinevate termokaamerate soojustundlikkus võimaldab mõõta temperatuuri 0,1 kraadise täpsusega. Kuid selliseid suure täpsusega seadmeid kasutatakse keerukate laboratoorsete statsionaarsete seadmete termograafides.

Kõik termokaameraga töötamise meetodid viiakse läbi samamoodi nagu püromeetriga, kuid selle ekraanil kuvatakse elektriseadmete pilt, mis on esitatud juba muudetud värvigammas, võttes arvesse kõigi osade kuumutamise olekut.

Termopildi kõrval on skaala värvide teisendamiseks temperatuuri joonlauaks.

Kui võrrelda püromeetri ja termokaamera jõudlust, näete erinevust:

• püromeeter määrab vaadeldava piirkonna keskmise temperatuuri;

• termokaamera võimaldab hinnata kõigi selle jälgitavas piirkonnas asuvate koostisosade kuumenemist.

Kontaktivabade temperatuurimõõturite disainifunktsioonid

Ülalkirjeldatud seadmeid esindavad mobiilsed mudelid, mis võimaldavad järjepidevat temperatuuri mõõtmist paljudes elektriseadmete töökohtades:

• toite- ja mõõtetrafode ning lülitite sisendid;

• koormuse all töötavate lahklülitite kontaktid;

• siinisüsteemide sõlmed ja kõrgepingelülitusseadmete sektsioonid;

• õhuliinide juhtmete ühenduskohtades ja muudes elektriahelate kommutatsiooni kohtades.

Kuid mõnel juhul pole elektriseadmete tehnoloogiliste toimingute tegemisel vaja mittekontaktsete temperatuurimõõturite keerulisi konstruktsioone ja püsivalt paigaldatud lihtsate mudelitega on täiesti võimalik toime tulla.

Näiteks on generaatori rootori mähise takistuse mõõtmise meetod alaldi ergutusahelaga töötamisel. Kuna selles indutseeritakse suuri vahelduvvoolu komponente, toimub selle kuumutamise juhtimine pidevalt.

Temperatuuri kaugmõõtmine ja kuvamine ergutusmähises toimub pöörleval rootoril. Soojusandur asub püsivalt kõige soodsamas juhtimistsoonis ja tajub selle poole suunatud soojuskiiri. Sisemise vooluringi poolt töödeldud signaal väljastatakse teabekuvaseadmesse, mis võib olla varustatud osuti ja skaalaga.

Sellel põhimõttel põhinevad skeemid on suhteliselt lihtsad ja usaldusväärsed.

Sõltuvalt eesmärgist jaotatakse püromeetrid ja termokaamerad seadmeteks:

• kõrge temperatuur, mis on ette nähtud väga kuumade objektide mõõtmiseks;

• madal temperatuur, mis on võimeline kontrollima isegi osade jahutamist külmumise ajal.

Kaasaegsete püromeetrite ja termokaamerate konstruktsioone saab varustada sidesüsteemide ja teabeedastusega RS-232 buss kaugarvutitega.