การวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า

เครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดทำงานโดยส่งกระแสไฟฟ้าผ่าน ซึ่งจะทำให้สายไฟและอุปกรณ์ร้อนขึ้น ในกรณีนี้ ในระหว่างการทำงานปกติ จะมีการสร้างสมดุลระหว่างการเพิ่มอุณหภูมิและการกำจัดส่วนหนึ่งของอุณหภูมิสู่สิ่งแวดล้อม

หากคุณภาพการสัมผัสมีข้อบกพร่อง สภาวะการไหลของกระแสจะลดลงและอุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งอาจทำให้เกิดความผิดปกติได้ ดังนั้นในอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ซับซ้อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงของโรงไฟฟ้าจึงมีการตรวจสอบความร้อนของชิ้นส่วนที่มีชีวิตเป็นระยะ

สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง การวัดจะทำโดยวิธีแบบไม่สัมผัสในระยะที่ปลอดภัย

หลักการวัดอุณหภูมิระยะไกล

ร่างกายทุกส่วนมีการเคลื่อนไหวของอะตอมและโมเลกุลที่ตามมาด้วย การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า… อุณหภูมิของวัตถุส่งผลต่อความเข้มของกระบวนการเหล่านี้ และค่าของวัตถุสามารถประมาณได้ด้วยค่าของการไหลของความร้อน

การวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสใช้หลักการนี้

แหล่งกำเนิดโพรบที่มีอุณหภูมิ «T» ปล่อยฟลักซ์ความร้อน «F» ในพื้นที่โดยรอบ ซึ่งรับรู้โดยเซ็นเซอร์ความร้อนที่อยู่ห่างจากแหล่งความร้อน หลังจากนั้นสัญญาณที่แปลงโดยวงจรภายในจะแสดงบนแผงข้อมูล «I»

อุปกรณ์สำหรับวัดอุณหภูมิซึ่งวัดด้วยรังสีอินฟราเรดเรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบอินฟราเรดหรือชื่อย่อว่า «ไพโรมิเตอร์»

สำหรับการทำงานที่ถูกต้อง สิ่งสำคัญคือต้องกำหนดช่วงการวัดอย่างถูกต้องในระดับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นพื้นที่ประมาณ 0.5-20 ไมครอน

ปัจจัยที่ส่งผลต่อคุณภาพการวัด

ข้อผิดพลาดของไพโรมิเตอร์ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ:

1. พื้นผิวของพื้นที่สังเกตของวัตถุต้องอยู่ในพื้นที่สังเกตโดยตรง
2. ฝุ่น หมอก ไอน้ำ และวัตถุอื่นๆ ระหว่างเซ็นเซอร์ความร้อนและแหล่งความร้อนทำให้สัญญาณอ่อนลง รวมถึงร่องรอยของสิ่งสกปรกบนเลนส์
3. โครงสร้างและสภาพของพื้นผิวของวัตถุที่ตรวจสอบส่งผลต่อความเข้มของฟลักซ์อินฟราเรดและการอ่านค่าของเทอร์โมมิเตอร์

ปัจจัยที่สามอธิบายกราฟการเปลี่ยนแปลงการแผ่รังสีหรือไม่? ของความยาวคลื่น

มันแสดงให้เห็นลักษณะของตัวปล่อยสีดำ สีเทา และสี

ความสามารถของรังสีอินฟราเรด Фs ของวัสดุสีดำใช้เป็นพื้นฐานในการเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์อื่น ๆ และมีค่าเท่ากับ 1 ค่าสัมประสิทธิ์ของสารจริง ФR อื่น ๆ ทั้งหมดจะน้อยกว่า 1

ในทางปฏิบัติ ไพโรมิเตอร์จะแปลงการแผ่รังสีของวัตถุจริงให้เป็นพารามิเตอร์ของตัวปล่อยในอุดมคติ

การวัดยังได้รับผลกระทบจาก:

• ความยาวคลื่นของสเปกตรัมอินฟราเรดที่ทำการวัด

• อุณหภูมิของสารทดสอบ

วิธีการทำงานของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส

ตามวิธีการส่งข้อมูลและการประมวลผลอุปกรณ์สำหรับการควบคุมระยะไกลของการทำความร้อนพื้นผิวแบ่งออกเป็น:

• ไพโรมิเตอร์;

• กล้องถ่ายภาพความร้อน

อุปกรณ์ไพโรมิเตอร์

ตามธรรมเนียมแล้ว ส่วนประกอบของอุปกรณ์เหล่านี้สามารถนำเสนอแบบบล็อกต่อบล็อกได้:

• เซ็นเซอร์อินฟราเรดพร้อมระบบออปติคัลและตัวนำแสงสะท้อนแสง

• วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แปลงสัญญาณที่ได้รับ

• จอแสดงผลที่แสดงอุณหภูมิ

• ปุ่มเพาเวอร์

การไหลของการแผ่รังสีความร้อนถูกโฟกัสโดยระบบออปติกและกำกับโดยกระจกไปยังเซ็นเซอร์สำหรับการแปลงพลังงานความร้อนเบื้องต้นเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่มีค่าแรงดันไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับรังสีอินฟราเรด

การแปลงสัญญาณไฟฟ้าทุติยภูมิเกิดขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หลังจากนั้นโมดูลการวัดและการรายงานจะแสดงข้อมูลบนจอแสดงผล ตามกฎแล้วใน แบบฟอร์มดิจิทัล.

เมื่อมองแวบแรก ดูเหมือนว่าผู้ใช้ต้องการวัดอุณหภูมิของวัตถุระยะไกล:

• เปิดอุปกรณ์โดยกดปุ่ม

• ระบุวัตถุที่จะตรวจสอบ

• ปลดออกจากตำแหน่ง

อย่างไรก็ตาม สำหรับการวัดที่แม่นยำ ไม่เพียงแต่ต้องคำนึงถึงปัจจัยที่มีผลต่อการอ่านเท่านั้น แต่ยังต้องเลือกระยะทางที่ถูกต้องไปยังวัตถุด้วย ซึ่งกำหนดโดยความละเอียดทางแสงของอุปกรณ์

Pyrometers มีมุมมองที่แตกต่างกันซึ่งเลือกลักษณะเฉพาะเพื่อความสะดวกของผู้ใช้สำหรับความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางไปยังวัตถุของการวัดและพื้นที่ครอบคลุมของพื้นผิวที่ควบคุม ดังตัวอย่าง รูปภาพแสดงอัตราส่วน 10:1

เนื่องจากลักษณะเหล่านี้เป็นสัดส่วนโดยตรงกัน สำหรับการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำจึงไม่เพียง แต่จำเป็นต้องชี้อุปกรณ์ไปที่วัตถุอย่างถูกต้องเท่านั้น แต่ยังต้องเลือกระยะทางเพื่อเลือกพื้นที่ของพื้นที่ที่วัดด้วย

จากนั้นระบบออปติกจะประมวลผลฟลักซ์ความร้อนจากพื้นผิวที่ต้องการโดยไม่คำนึงถึงผลกระทบของการแผ่รังสีจากวัตถุรอบข้าง

เพื่อจุดประสงค์นี้ ไพโรมิเตอร์รุ่นปรับปรุงได้รับการติดตั้งด้วยการกำหนดด้วยเลเซอร์ซึ่งช่วยกำหนดทิศทางเซ็นเซอร์ความร้อนไปยังวัตถุและอำนวยความสะดวกในการกำหนดพื้นที่ของพื้นผิวที่สังเกตได้ พวกเขาสามารถมีหลักการทำงานที่แตกต่างกันและมีความแม่นยำในการกำหนดเป้าหมายที่แตกต่างกัน

ลำแสงเลเซอร์เดี่ยวระบุตำแหน่งศูนย์กลางของพื้นที่ควบคุมโดยประมาณเท่านั้น และทำให้สามารถกำหนดขอบเขตได้อย่างไม่แม่นยำ แกนของมันถูกชดเชยเมื่อเทียบกับศูนย์กลางของระบบออปติคัลไพโรมิเตอร์ สิ่งนี้ทำให้เกิดข้อผิดพลาดพารัลแลกซ์

วิธีการโคแอกเชียลไม่มีข้อเสียนี้ — ลำแสงเลเซอร์ตรงกับแกนออปติกของอุปกรณ์และระบุศูนย์กลางของพื้นที่ที่วัดได้อย่างแม่นยำ แต่ไม่ได้กำหนดขอบเขต

การระบุขนาดของพื้นที่ควบคุมมีให้ในตัวชี้เป้าหมายด้วยลำแสงเลเซอร์คู่... แต่ในระยะทางเล็กน้อยไปยังวัตถุ ข้อผิดพลาดจะได้รับอนุญาตเนื่องจากการจำกัดพื้นที่ความไวเริ่มต้นให้แคบลง ข้อเสียนี้เด่นชัดมากกับเลนส์ที่มีความยาวโฟกัสสั้น

การกำหนดเลเซอร์แบบไขว้ช่วยปรับปรุงความแม่นยำของไพโรมิเตอร์ที่ติดตั้งเลนส์โฟกัสสั้น

ลำแสงเลเซอร์แบบวงกลมเดี่ยวช่วยให้คุณกำหนดพื้นที่การสังเกตได้ แต่ยังมีพารัลแลกซ์และประเมินค่าที่อ่านได้ของอุปกรณ์สูงเกินจริงในระยะทางสั้นๆ

ตัวกำหนดเลเซอร์ที่มีความแม่นยำแบบวงกลมทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือที่สุดและไม่มีข้อด้อยของการออกแบบก่อนหน้านี้

ไพโรมิเตอร์แสดงข้อมูลอุณหภูมิโดยใช้วิธีแสดงข้อความและตัวเลขที่สามารถเสริมด้วยข้อมูลอื่นๆ

อุปกรณ์กันความร้อน

การออกแบบอุปกรณ์วัดอุณหภูมิเหล่านี้คล้ายกับไพโรมิเตอร์ พวกมันมีชิปไฮบริดเป็นองค์ประกอบรับของกระแสรังสีอินฟราเรด

ด้วยชั้นอีปิแทกเชียลที่ไวต่อแสง มันรับรู้ฟลักซ์ IR ผ่านซับสเตรตที่มีการเจืออย่างหนักด้วยชั้นอีปิแทกเชียลที่ไวต่อแสง

อุปกรณ์ของตัวรับภาพความร้อนที่มีไมโครเซอร์กิตแบบไฮบริดแสดงอยู่ในภาพถ่าย

ความไวต่อความร้อนของกล้องถ่ายภาพความร้อนที่ใช้เครื่องตรวจจับแบบเมทริกซ์ทำให้คุณสามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำที่ 0.1 องศา แต่อุปกรณ์ดังกล่าวที่มีความแม่นยำสูงถูกนำมาใช้ในเทอร์โมกราฟของการติดตั้งในห้องปฏิบัติการที่ซับซ้อน

วิธีการทั้งหมดในการทำงานกับกล้องถ่ายภาพความร้อนนั้นดำเนินการในลักษณะเดียวกับ pyrometer แต่ภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้าจะแสดงบนหน้าจอซึ่งนำเสนอในขอบเขตสีที่แก้ไขแล้วโดยคำนึงถึงสถานะความร้อนของทุกส่วน

ถัดจากภาพความร้อนคือสเกลสำหรับแปลงสีเป็นไม้บรรทัดอุณหภูมิ

เมื่อคุณเปรียบเทียบประสิทธิภาพของไพโรมิเตอร์และกล้องถ่ายภาพความร้อน คุณจะเห็นความแตกต่าง:

• ไพโรมิเตอร์กำหนดอุณหภูมิเฉลี่ยในพื้นที่ที่สังเกต

• กล้องถ่ายภาพความร้อนช่วยให้คุณประเมินความร้อนของส่วนประกอบทั้งหมดที่อยู่ในพื้นที่ที่ตรวจสอบได้

คุณสมบัติการออกแบบเครื่องวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส

อุปกรณ์ที่อธิบายไว้ข้างต้นแสดงเป็นรุ่นเคลื่อนที่ที่ช่วยให้วัดอุณหภูมิได้สม่ำเสมอในสถานที่ทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายแห่ง:

• อินพุตของกำลังไฟฟ้าและหม้อแปลงวัดและสวิตช์

• หน้าสัมผัสของตัวตัดการเชื่อมต่อที่ทำงานภายใต้ภาระ

• การประกอบระบบบัสและส่วนของสวิตช์เกียร์ไฟฟ้าแรงสูง

• ในสถานที่เชื่อมต่อสายไฟของสายไฟเหนือศีรษะและสถานที่อื่น ๆ ของการเปลี่ยนวงจรไฟฟ้า

อย่างไรก็ตามในบางกรณีเมื่อดำเนินการทางเทคโนโลยีกับอุปกรณ์ไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องมีการออกแบบที่ซับซ้อนของเครื่องวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัสและค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะรับมือกับรุ่นที่เรียบง่ายที่ติดตั้งอย่างถาวร

ตัวอย่างคือวิธีการวัดความต้านทานของโรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่คดเคี้ยวเมื่อทำงานกับวงจรกระตุ้นวงจรเรียงกระแส เนื่องจากมีการเหนี่ยวนำส่วนประกอบ AC ขนาดใหญ่ การควบคุมความร้อนจึงดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง

การวัดระยะไกลและการแสดงอุณหภูมิที่ขดลวดกระตุ้นจะดำเนินการบนโรเตอร์หมุน เซ็นเซอร์ความร้อนจะอยู่ในโซนควบคุมที่เหมาะสมที่สุดอย่างถาวรและรับรู้รังสีความร้อนที่พุ่งเข้าหา สัญญาณที่ประมวลผลโดยวงจรภายในจะถูกส่งออกไปยังอุปกรณ์แสดงข้อมูล ซึ่งอาจติดตั้งตัวชี้และมาตราส่วน

แบบแผนตามหลักการนี้ค่อนข้างง่ายและเชื่อถือได้

ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ pyrometers และภาพความร้อนแบ่งออกเป็นอุปกรณ์:

• อุณหภูมิสูงออกแบบมาเพื่อวัดวัตถุที่ร้อนมาก

• อุณหภูมิต่ำสามารถควบคุมได้แม้กระทั่งความเย็นของชิ้นส่วนระหว่างการแช่แข็ง

การออกแบบ pyrometers และภาพความร้อนสมัยใหม่สามารถติดตั้งระบบสื่อสารและการส่งผ่านข้อมูลได้ รถเมล์ RS-232 ด้วยคอมพิวเตอร์ระยะไกล