کالیبراسیون پیرومترها با استفاده از Black Body

کالیبراسیون پیرومتر ها چگونه است؟

پیرومتر هر وسیله غیر تماسی است که تشعشعات حرارتی را رهگیری و اندازه گیری می‌کند. این اندازه گیری برای تعیین دمای اغلب سطح جسم استفاده می‌شود.

کلمه pyrometer از کلمه یونانی آتش، "πυρ" و متر به معنای اندازه گیری می‌آید. پیرومتر در اصل برای نشان دادن دستگاهی ابداع شد که قادر به اندازه‌گیری دمای اجسام بالاتر از تابش (یعنی اشیایی که به چشم انسان می‌تابند) می‌باشد.

پایرومتر برای "خواندن" گرمای تابشی در صنایع فولاد، تولید سرامیک و سایر کاربردهایی که به دمای بالا از چند صد تا هزاران درجه سانتیگراد نیاز دارند استفاده می‌شود.

بیشتر پیرومترها در مجموعه ای از یک سنسور و یک کنترلر عرضه می‌شوند. کنترلر ممکن است بازخوانی آنالوگ یا دیجیتال داشته باشد.

من در اینجا چند عکس در هنگام کالیبراسیون پیرومتر با استفاده از بدنه سیاه دارم.

کالیبراسیون پیرومترها با استفاده از Black Body

Calibration of Pyrometers using Black Body

در زیر یادداشتی در مورد کوره بدنه سیاه و روش استاندارد پیشنهادی در کالیبراسیون "دماسنج مادون قرمز" که در غیر این صورت به عنوان "پیرومتر" شناخته می‌شود که در کارخانه های نورد استفاده می‌شود، می‌خوانید.

هر جسمی در دمای بالاتر از صفر مطلق انرژی گرمایی ساطع می‌کند. اندازه گیری دمای یک جسم با استفاده از پیرومتر نوری بر این اصل استوار است که تابش حرارتی از جسم مورد اندازه گیری تابعی از دمای آن است. برای هر دما و طول موج خاصی، انرژی متشعشع توسط یک سطح با گسیل طیفی جسم نسبت مستقیم دارد.

تابش مقداری است که با توانایی سطح در دریافت گرما از طریق تابش انرژی حرارتی مرتبط است و مواد مختلف انتشارات متفاوتی دارند. مقدار تابش طیفی یک ماده عددی در بازه 0 تا 1.0 است، که نسبت انرژی متشعشع از سطح جسم به انرژی متشعشع توسط یک جسم سیاه کامل در همان دما است.

مسئله اصلی هنگام استفاده از سنسورهای دماسنج مادون قرمز این است که یک جسم واقعی مانند یک رادیاتور کامل رفتار نمی‌کند.

با کالیبره کردن یک دماسنج مادون قرمز بر روی یک رادیاتور کامل (منبع بدن سیاه)، توانایی اندازه گیری دمای یک جسم واقعی به طور مستقیم به میزان تابش شیء مربوط می‌شود. جسمی با تابش 0.8 تنها 80 درصد انرژی جسم سیاه را ساطع می‌کند، بنابراین، مگر اینکه تابش واقعی یک جسم را در نظر بگیرد، دمایی که مشخص کردیم کمتر از دمای واقعی جسم خواهد بود. بیشتر دماسنج های تشعشعی تنظیم تابش را فراهم می‌کنند.

سازنده ابزار، دماسنج مادون قرمز (پرومتر) را با هدف قرار دادن منبع جسم سیاه، که به طور خاص برای آزمایش و کالیبره کردن دماسنج های مادون قرمز طراحی می‌شود، کالیبره می‌کند. منابع جسم سیاه شبیه یک کوره با دهانه ای برای مشاهده سطح یا حفره ای است که تا دمای انتخابی که گرم و کنترل می‌شود.

اساساً دو نوع منبع کالیبراسیون پیرومتر مادون قرمز وجود دارد:

بدنه سیاه داغ و منبع سیاه بدنه حفره. اما، بگذارید روی منبع جسم سیاه نوع حفره تمرکز کنیم زیرا این منبع در دسترس نویسنده است.

منبع جسم سیاه نوع حفره ای شامل یک سوراخ کور در یک استوانه یا کره است که در آن دمای حفره توسط یک کنترل کننده دما با استفاده از یک پروب ترموکوپل کنترل می‌شود. منبع جسم سیاه نوع حفره ای در مقایسه با منبع جسم سیاه صفحه داغ تابش بیشتری دارد. تابش یک منبع جسم سیاه نوع حفره معمولاً 0.98 یا بالاتر است که آنها را برای کارهای کالیبراسیون دقیق ایده آل می‌کند.

هنگام استفاده از منبع کالیبراسیون پیرومتر جسم سیاه، باید قوانین اساسی خاصی را دنبال کنیم:

دماسنج مادون قرمز باید عمود بر ناحیه هدف واحد جسم سیاه باشد. اگر به زاویه ای هدف گیری شود، انرژی تابش مادون قرمز که منعکس است، می‌تواند دقت کالیبراسیون را مختل کند.
میدان دید دماسنج در فاصله ای که انتخاب شد باید کوچکتر از ناحیه هدف واحد جسم سیاه باشد.
دماسنج مادون قرمز را به منطقه مورد نظر جسم سیاه به خصوص در دماهای بالا خیلی نزدیک نکنید. گرمای متشعشع از جسم سیاه نه تنها می‌تواند دقت کالیبراسیون را مختل کند، بلکه می‌تواند به طور بالقوه به واحد تحت آزمایش آسیب برساند.
همیشه دماسنج مادون قرمز را به سمت مرکز ناحیه مورد نظر قرار دهید.
هنگام تغییر نقطه تنظیم دما در واحد بدنه سیاه، قبل از انجام هر آزمایش کالیبراسیون، مطمئن شوید که دستگاه به طور کامل در تنظیم دمای جدید ثابت است. معمولاً افزایش دما زمان کمتری نسبت به کاهش دما دارد.
منبع کالیبراسیون جسم سیاه را در حالی که داغ است جدا نکنید. معمولاً فن هایی که به کار گرفتیم برای حذف گرما حتی زمانی که کلید برق خاموش است وجود دارد. اجازه دهید تا فن داخلی به کار خود ادامه دهد تا دستگاه خنک شود.

کاربر باید در مورد شرایط عملیاتی که توصیه کردیم راهنمایی شود. این عوامل در کنار نگهداری مناسب، امکان عملکرد ایمن و رضایت بخش کوره را فراهم می‌کند.

ایمنی هنگام کار با کوره بسیار مهم است. مراحل ایمنی را برای کار در اطراف کوره دنبال کنید. از کنترل کننده ها برای کنترل دما تا مقدار ثابت استفاده می‌شود (اپراتور دمای مورد نیاز را تنظیم می‌کند، زمانی که دما به دست می‌آید تا مداخله بعدی اپراتور روی این مقدار حفظ می‌شود) یا برای کنترل دما طبق برنامه ساده (اپراتور سرعت افزایش دما را تنظیم می‌کند).

مراحل ایمنی در کالیبراسیون پیرومتر

سنسور و کنترل کننده پیرومتر را تنظیم و نصب کنید. هنگامی که کوره سیاه بدن به درستی آماده بهره برداری شد. پیشنهادات عملیاتی: مداخله دستی در صورت کالیبراسیون دسته ای برای حالت خودکار، به برنامه ریزی رمپ دستی عملکرد کنترلر مراجعه کنید.

2. کوره جسم سیاه را روشن کنید تا 400 درجه سانتیگراد با سرعت 3 درجه سانتیگراد در دقیقه گرم شود. در دمای 400 درجه سانتیگراد به مدت دو ساعت یا بیشتر (ترجیحاً یک شب) نگه دارید. اجازه دهید کوره گرم شود تا نقطه تنظیم 400 درجه سانتیگراد در این نقطه تنظیم تثبیت شود.

3. در حالی که کوره در حال افزایش دمای خود است، قبل از روشن کردن برق، مشاهده اولیه را روی کنترلر انجام دهید، بررسی کنید که نشانگر متر آنالوگ نشانگر/پردازنده در موقعیت صفر است یا خیر. در غیر این صورت، با یک پیچ گوشتی کوچک، پیچ پیشروی را در صورت لزوم به آرامی بچرخانید تا نشانگر سمت چپ ترازو را صفر کنید.

4. اپراتور باید یک منحنی گرمایش پیش بینی را برای مدت زمان گرمایش در دمای مورد نظر برای کالیبراسیون دنبال کند. بگذارید کوره تا هر REF گرم شود. # نقطه تنظیم و در این نقطه تنظیم تثبیت شد.

مرحله اندازه = مقداری که از پیش تعیین کردیم برای تغییر دما.

Ramp = تغییرات نرخ که از پیش تعیین کردیم را به مقدار بعدی انتخاب کنید.

افزایش با استفاده از صفحه کلید عددی (افزایش و کاهش).

5. کنترلر را روشن کنید و 20 دقیقه زمان گرم کردن را در نظر بگیرید.

6. عدسی شیئی را با یک جسم جامد و مات بپوشانید که به طور کامل هرگونه تشعشع خارجی را مسدود می‌کند.

7. کنترل زمان پاسخ باید در موقعیت FAST باشد. اگر گزینه Peak Picker نصب شود، سوئیچ Peak Picker را روی DIRECT تغییر دهید.

8. برچسب سوئیچ لحظه ای CALIBRATE را فشار دهید.

اگر دستگاه شما دارای متر و آنالوگ است، ببینید که آیا متر در داخل CAL می‌خواند یا خیر. زون. اگر کنتور خارج از CAL می‌خواند. ZONE، کمی تنظیم کنید.

اگر دستگاه شما دارای بازخوانی دیجیتال است، فشار دادن سوئیچ کالیبره باید 500 +/- 10 رقم را بدون در نظر گرفتن مدل نشان دهد. اگر نشد، مقداری کالیبراسیون انجام دهید.

سطح کالیبراسیون عادی: نشانگر به مرکز موقعیت CAL در صفحه نمایش آنالوگ، خواندن عددی 500 +/- 10 رقم در صفحه نمایش دیجیتال.

توجه: برای بررسی کالیبراسیون به دفترچه راهنمای دماسنج مادون قرمز سازنده مراجعه کنید.

9. بدون انجام هیچ گونه تنظیم کالیبراسیون، دماهای پیش‌بینی‌ را برای خواندن سطح بالا و سپس پایین‌مقیاس مطالعه کنید. این برای تعیین خطای احتمالی است. تنظیم Emissivity/E-slope را روی بالاترین مقدار کنترلر تنظیم کنید.

10. اگر قرار است کالیبراسیون برای چندین مجموعه یا دسته پیرومتر انجام شود، مراحل 3 تا 9 را تکرار کنید و خواندن برای هر مجموعه از خوانش های سطح بالا و پایین مقیاس را یادداشت کنید.

11. با هر مجموعه خواندنی که برای مقیاس بالا و پایین مقیاس گرفته می‌شود، مشخص کنید که آیا خطاهای قابل توجهی وجود دارد یا خیر. اگر قرائت خطی و در محدوده دمای پیش بینی باشد. نیازی به تنظیم بیشتر نیست، مجموعه پیرومتر کالیبره شده است.

12. در صورت وجود خطا، مجموعه پیرومتر را کالیبره کنید. با تنظیم دمای کوره جسم سیاه بر روی کمترین محدوده کنترل، سپس کنترلر را روی صفر کالیبره کنید.

13. مرحله 12 را به سایر مجموعه های پیرومتر با خطای معین انجام دهید.

14. تنظیم دمای کوره جسم سیاه را به بالاترین محدوده کنترلر افزایش دهید سپس کنترلر را برای این تنظیم کالیبره کنید.

15. مرحله 14 را با سایر مجموعه های پیرومتر با خطای معین انجام دهید.

16. قرائت سطح بالا را در برابر دمای پیش بینی پیرومتر بررسی کنید، سپس آن را تنظیم کرده و به قرائت آن توجه کنید. اگر این کالیبراسیون دسته ای انجام می‌شود، همین کار را با سایر مجموعه های پیرومتر نیز انجام دهید.

17. خوانش مقیاس پایین را در برابر دمای پیش بینی مجموعه پیرومتر بررسی کنید و به قرائت آن توجه کنید. اگر این کالیبراسیون دسته ای است، همین کار را با سایر مجموعه های پیرومتر انجام دهید.

18. اگر همچنان در خطی بودن اختلاف وجود داشت، مرحله 12 تا 17 را تکرار کنید. اگر وجود نداشت، کالیبراسیون انجام می‌شود.

19. بدن سیاه را به آرامی خنک کنید. (به منحنی خنک کننده زیر مراجعه کنید).

توجه: در حین کار، یکی از مهم ترین الزامات برای اندازه گیری دقیق دما، تنظیم تابش / شیب E برای تنظیم موثر اندازه گیری مدارها با ویژگی های مواد فرآیند است. برای به دست آوردن یک اندازه گیری واقعی دما، باید کنترل انتشار/شیب E را در سیستم تنظیم کنیم تا با انتشار مواد معین مطابق باشد.