Jak dobrać pirometr — optyka D:S i zakres pomiarowy w praktyce

Dobór pirometru polega na dopasowaniu pola widzenia przyrządu do wielkości celu i odległości, a następnie sprawdzeniu zakresu temperatury oraz warunków pracy. Symbol D:S oznacza stosunek odległości od celu do nominalnej średnicy plamki pomiarowej. Im większa pierwsza liczba, tym mniejszy cel można mierzyć z tej samej odległości.

Zanim przejdziesz do liczb, zapamiętaj granicę metody: pirometr mierzy wyłącznie temperaturę powierzchni znajdującej się w jego polu widzenia — nie powietrza, nie wnętrza produktu i nie medium za przegrodą. W kontroli żywności nie zastępuje więc sondy penetracyjnej: wymagania dla termometrów mierzących temperaturę produktu określa PN-EN 13485, a odczyt bezdotykowy służy do szybkiego przeglądu opakowań przed pomiarem rozstrzygającym.

Optyka 30:1 oznacza, że przy odległości 30 jednostek nominalna średnica pola wynosi jedną taką samą jednostkę. Przy 1,5 m jest to około 5 cm. To jednak wynik geometryczny z wykresu optyki, a nie obietnica, że całe promieniowanie pochodzi wyłącznie z koła o ostrej krawędzi.

Jeżeli obudowa łożyska ma 4 cm szerokości, a nominalna plamka z wybranej odległości ma również 4 cm, pomiar jest ryzykowny: ruch dłoni i łagodny profil czułości mogą włączyć do wyniku chłodniejsze tło. Należy podejść bliżej albo wybrać przyrząd o większym D:S.

Nominalną średnicę plamki oblicza się, dzieląc odległość od celu przez wartość D:S. Jednostki muszą być takie same. Obliczenie jest punktem wyjścia do doboru, a nie zamiennikiem wykresu producenta — przy małej odległości optyka i średnica otworu mogą powodować odstępstwo od prostego ilorazu.

Nie dobieraj D:S do całej maszyny, jeśli naprawdę interesuje Cię śruba, przewód, złącze albo fragment rury. Zmierz najmniejszy cel, wyznacz najdalszą bezpieczną pozycję operatora i dopiero wtedy policz plamkę. Zasady pomiaru elementów płaskich rozwija poradnik o pomiarze temperatury powierzchni.

Laser służy do celowania, ale nie jest czujnikiem temperatury. Pojedynczy punkt zwykle wskazuje kierunek lub środek pola; dwa punkty albo okrąg mogą pomagać ocenić jego położenie, lecz ich znaczenie zależy od konstrukcji modelu. Rozmiar plamki ustala wykres D:S, nie jasność ani rozstaw punktów lasera.

• Nie zakładaj, że punkt lasera jest całym mierzonym obszarem.
• Sprawdź w instrukcji, czy znaczniki wskazują środek, brzegi pola czy punkt zbieżności optyki.
• Przed odczytem ustaw przyrząd możliwie prostopadle do celu i sprawdź, czy pole wokół niego nie obejmuje powierzchni o skrajnie innej temperaturze.
• Na ruchomej maszynie wybierz stabilną pozycję i nie przekraczaj zasad bezpieczeństwa tylko po to, by zmniejszyć plamkę.

Zakres pirometru powinien obejmować najniższą i najwyższą przewidywaną temperaturę procesu, w tym rozruch, czyszczenie i możliwe odchylenia. Sam zakres od −50 do 1000 °C nie mówi jednak, jak przyrząd zachowuje się przy 80 °C. Trzeba sprawdzić dokładność właśnie w używanym przedziale oraz warunki, dla których ją podano.

Temperatura celu

Zakres przyrządu obejmuje cały proces z rozsądnym zapasem, bez pracy stale przy jego granicy.

Dokładność

Czytaj wartość dla interesującego podzakresu; nie myl jej z krokiem wyświetlacza.

Temperatura otoczenia

Sprawdź dopuszczalną temperaturę pracy elektroniki i czas potrzebny na wyrównanie po przejściu między strefami.

Czas odpowiedzi

Dopasuj do szybkości procesu i czasu, przez jaki cel pozostaje w polu widzenia.

Obudowa

W pyle, wilgoci i na obchodzie liczą się stopień ochrony, odporność mechaniczna oraz wygodny, stabilny chwyt.

Wybór optyki wynika z geometrii stanowiska, nie z samej branży. Ten sam serwisant może potrzebować 12:1 do dużego kanału wentylacyjnego i 50:1 do małego złącza na pracującej maszynie. Gdy trzeba najpierw znaleźć nieznany gorący punkt w rozległym obszarze, zadanie przemawia za użyciem kamery.

Dobra procedura doboru zaczyna się przy stanowisku, a kończy na sprawdzeniu instrukcji konkretnego modelu. Nie wybieraj przyrządu wyłącznie z tabeli zakresów: najmniejszy cel, dystans i charakter powierzchni zwykle eliminują część modeli wcześniej niż temperatura maksymalna.

1. 1

   Zdefiniuj cel pomiaru

   Zapisz, który dokładnie element ma być mierzony i jaka jest jego najmniejsza użyteczna powierzchnia.

2. 2

   Wyznacz odległość operatora

   Uwzględnij osłony, ruchome części, temperaturę otoczenia i bezpieczną pozycję podczas pracy maszyny.

3. 3

   Policz nominalną plamkę

   Podziel odległość przez D:S i wybierz model, dla którego cel pozostaje większy od wyniku z wymaganym zapasem.

4. 4

   Sprawdź wykres optyki

   Zweryfikuj obliczenie w instrukcji, zwłaszcza przy pomiarze z bliska i w pobliżu punktu zbieżności celownika.

5. 5

   Dopasuj zakres i dokładność

   Porównaj przewidywany przedział procesu z zakresem, dokładnością i temperaturą pracy urządzenia.

6. 6

   Oceń powierzchnię

   Jeżeli jest błyszcząca lub odbija gorące otoczenie, zaplanuj metodę ograniczenia błędu i kontrolę stykową.

7. 7

   Wykonaj próbę na obiekcie

   Porównaj wyniki z kilku odległości. Stabilny odczyt przy prawidłowo wypełnionym polu wspiera ocenę, że geometria stanowiska jest odpowiednia.

Emisyjność i promieniowanie odbite mogą zdominować błąd nawet przy poprawnej optyce. Tutaj są tylko kryterium kontrolne; praktyczną metodę ustawienia i weryfikacji opisuje poradnik jak mierzyć emisyjność pirometrem.

Najczęstszy błąd to wybór według maksymalnej temperatury i pominięcie geometrii pola. W efekcie pirometr formalnie obejmuje proces zakresem, ale z używanej odległości mierzy jednocześnie cel i tło. Kolejne błędy wynikają z przeceniania lasera oraz zbyt szybkiego zaufania pojedynczemu odczytowi.

• Dobór D:S do całej maszyny zamiast do najmniejszego mierzonego elementu.
• Cel równy nominalnej plamce, bez zapasu na profil energii i ruch ręki.
• Traktowanie punktu lasera jak całego pola pomiarowego.
• Pomiar pod dużym kątem, który zwiększa pole obejmowane na powierzchni.
• Wybór bardzo szerokiego zakresu bez sprawdzenia dokładności w rzeczywistym przedziale pracy.
• Pomiar błyszczącego metalu bez oceny emisyjności i odbić od gorącego otoczenia.
• Przejście z zimnego magazynu do ciepłej hali i natychmiastowy odczyt bez wyrównania temperatury przyrządu.

Poniższe przyrządy to przykłady doboru do zadania opisanego w tym poradniku. Przed zamówieniem potwierdź zakres, sondę, dokładność, warunki pracy i wymagane dokumenty dla swojego procesu.