Измерители температуры бесконтактные (пирометры, тепловизоры): назначение, виды (обзор), производители, измеряемые величины, типовые характеристики, принцип действия и устройство. Анализ метрологических свойств.

Сохранение данных и документирование
Формат сохранения стандарт .bmp
Емкость памяти microSD / 24000 термограмм (в комплекте 4 Гб)
Тип памяти слот для microSD
Просмотр и редактирование термограмм просмотр всех отснятых термограмм с возможностью удаления
Интерфейсы USB, microSD
Автономное питание
заменяемый аккумулятор 3,7В Li-ion 18500, 1400 мА, автономная работа до 4-х часов
Условия эксплуатации:
-Диапазон температур - 20°С до +60°С (рабочий: 0°С до +50°С)
-Влажность от 10% до 90% без конденсации
-Габариты / масса 125 x 58 x 205 мм / 495 гр
Комплектация:
-Тепловизор CEM DT9868 - 1 шт.
-Кабель USB - 1 шт.
-Аккумулятор 3,7В 1400мА, Li-ion - 1 шт.
-Карта памяти microSD 4Gb - 1 шт.
-Тренога - 1 шт.
-Жесткий кейс для хранения и перевозки - 1 экз.
-Руководство пользователя - 1 экз.

Как видно из приведенных выше данных, для тепловизоров важными характеристиками являются оптические, так как имеется экран, не просто отражающий цифры, а показывающий изображение. Цвета палитры можно настраивать но классические цвета, как говорилось ранее, от сине-фиолетового до ярко желктого.
Комплект поставки включает собственно сам тепловизор DT9868, аккумуляторную батарею, карту памяти microSD 4Gb c переходником на SD, кабель питания он же по

совместительству USB-кабель для подключения к ПК, зарядное устройство и маленькая тренога.
Тепловизор DT9868 выполнен в удобном и прочном конструктиве, разъем питания закрыт резиновой заглушкой, инфракрасный и видео объективы закрываются пластиковой крышкой с магнитной фиксацией. В батарейном отсеке установлена Li-ion аккумуляторная батарея. Она – обычная, на 3.7 В, 1400 мА, тип: 18500, ее можно при необходимости быстро и не дорого прибрести в случае необходимости. DT9868 изготовлен из качественной пластмассы двойного литья.
Тепловизор DT9868 предназначен для эффективной локализации мест утечки тепла/холода только небольших расстояниях от исследуемого объекта: 0,5 м, 1,0 м, 2,0 м. Предназначен для энергетиков перед которыми стоит задача проверки распределительных щитов на предмет эффективной и быстрой локализации нагретых элементов - клем, контактных групп и пр., инженерам инспектирующих энергонагруженные элементы такие как подшипники, пары трения, теплообменники и пр., там где
нужен контроль качества теплоизоляции на локальных участках, поиск мест утечек тепла, инспекция электронных сборок.

Рассмотрим данный тепловизор с точки зрения сравнения с существующими аналогами.
Чтобы провести обзор с аналогами, нужно выбрать какой то базовый критерий [20]. Чаще всего таким критерием является цена – то, на что потребитель смотри в первую очередь.
Тогда нет смысла сравнивать DT9868 c приборами более высокого класса, как DT980или DT9873B, DT9875. По сравнении с ними у него есть недостатки: меньшая матрица, отсутствие фокусировки, но стоит отметить что отсутствие фокусировки свойственно и брендовым моделям таким как Flir E4, Flir E5, Flir E6, которые продаются по неоправданно (как считают многие специалисты) высоким ценам [21].
К примеру в стоимости тепловизора Flir E4, находятся более технически и функционально
Более совершенная модель DT (не 9868, а 980), имеющая перед тепловизорами Flir серии E, существенное преимущество обеспечивающие лучшее качество термоизображения - настраиваемая фокусировка, более того так же есть встроенная цифровая камера - доступны функции видео записи, а также слияния видимого и термоизображения.
Модель же тепловизора - DT9868 - самой недорогой на рынке, по функционалу соответствует модели Fluke VT04, Fluke VT02, а также более дорогостоящей Flir E4


Flir E4



Рис. 2-2 Внешний вид тепловизора Flir E4

Рассмотрим область применения, особенности и характеристики этой модели.
Область применения: обучение, энергоаудит объектов, поиск мест утечек тепла, инспекция электронных сборок, теплотехника, высоконагруженные устройства, анализ эффективности термоизоляции.

Особенности тепловизоров серии FLIR E4:
-Простота использования
-Фокус фиксированный
-Функция картинка в картинке
-Яркий LED дисплей
-Температурный диапазон: -20 °С до 250°С
-Многофункциональный анализ с помощью ПО.
Технические характеритсики тепловизоров серии FLIR Ex:
Погрешность измерений ±2,0% или 2,0 ºC
Матрица: Размер матрицы 80 х 60
Спектральная чувствительность от 7,5 до 13 мкм
Тепловая чувствительность < 0,150 °С
Коэффициент излучательной способности настраиваемый; от 0,10 до 1,0; шаг: 0,01
Оптика:

-Фокус фиксированный
-Углы обзора 45° x 34°
-Пространственное разрешение 2,6 mrad
Визуализация: Дисплей цветной ЖКИ, диагональ: 3”
Типы изображений термограмма+видимое изображение
Частота смены изображения 9 Гц
Функция картинка в картинке есть


Fluke VT04

Так приборы Fluke VT04, Fluke VT02 близки по свойствам и принадлежат одному классу по стоимости и оп производителю, то нет смысла сравнивать наш исходный прибор с ними обоими. Возьмем лишь один из них- Fluke VT04


Рис. 2.2 Внешний вид тепловизора Fluke VT04


Особенности тепловизора Fluke VT04:
-Матрица: 15х15, чувствительность: 0,250 ºC.
-Дисплей 2,2", 320 х 240
-Температурный диапазон: от -10 °С до +250 °С
-Автоматическое распознавание “горячих/холодных” областей, обеспечивается быстрое

выявление энерго нагруженных элементов.
-Интерфейс: USB, microSD/
Технические характеристики тепловизора Fluke VT04:
Диапазон температур от -10 ºC до 250 ºC;
Погрешность ±2,0% или 2,0 ºC
Размер матрицы 15 х 15
Тип детектора: пироэлектрическая керамика
Спектральная чувствительность от 6,5 до 14 мкм
Тепловая чувствительность < 0,250 °С, при 30°С
Коэффициент излучательной способности настраиваемый; от 0,10 до 1,0; шаг: 0,01
Коррекция по температуре окружающей среды -есть
Оптика:
-Фокус фиксированный
-Углы обзора 20° × 20°
Визуализация: Дисплей цветной TFT, диагональ: 2,2”
Типы изображений термограмма + видео изображение
Коррекция паралакса для видимого и термоизображений-есть
Частота смены изображения 8 Гц
Функция картинка в картинке -есть
Настройка диапазона- автоматически
Камера видимого диапазона
Встроенная цифровая камера- есть
В анализе могут также участвовать и тепловизоры марок Testo 870-1, Testo 870-2, Flir i3, Flir i5, Flir i7 (в приложении) однако наиболее показательные для сравнения приборы – именно те, которые мы привели выше.
Сравнительные анализ
Как видно из приведенной ниже таблицы:
Все три прибора имеют одинаковый уровень допустимой погрешности. - ±2,0% или 2,0 ºC (так как шкала измерений температуры будет в градусах).
Диапазон измеряемых температур для DT9868 и Flir E4 – на 300 шире, чем для прибора Fluke VT04.
Спектральная чувствительность у Flir E4 уже, чем у DT9868 и Fluke VT04
Тепловая чувствительность Fluke VT04 при 300С больше, чем у Flir E4 и DT9868

Прибор DT9868 Flir E4 Fluke VT04 Матрица 32 х 31 80х60/ 15 х 15 Погрешность ±2,0% или 2,0 ºC ±2,0% или 2,0 ºC ±2,0% или 2,0 ºC Диапазон температур -20 °С до +300 °С -20 °С до 250°С 10 ºC до 250 ºC Спектральная чувтвительность от 6,5 до 14 мкм 7,5 до 13 мкм от 6,5 до 14 мкм Тепловая чувствительность < 0,150 °С, при 30°С < 0,150 °С, при 30°С < 0,250 °С, при 30°С Коэффициент излучательной способности настраиваемый от 0,10 до 1,0; шаг: 0,01 от 0,10 до 1,0; шаг: 0,01 от 0,10 до 1,0; шаг: 0,01 Корректность по температуре окружающей среды есть есть есть Углы обзора оптики 38° × 38° 45° x 34° 20° × 20° Диагональ дисплея 2,2", 3” 2,2” Тип изображения термограмма + видео изображение термограмма + видео изображение термограмма + видео изображение Коррекция паралакса для видимого и термоизображений есть есть есть Частота смены изображений 9Гц 9Гц 8Гц Функция картинки в картинке есть есть есть Настройка диапазона автоматически автоматически автоматически Встроенная цифровая камера есть есть есть Цена 27000,00 64000,00 44000,00 Таблица 2.1 Характеристики сравниваемых тепловизоров
Матрица по разрешению самая худшая только у Fluke VT04 – всего 15х15 по сравнению с другими. В то же время диагональ дисплея у Fluke не больше других, в 2,2 дюйма.
При этом самая большая диагональ из данных трех приборов – у Flir E4, составляет 3 дюйма.
Коэффициент излучательной способности у всех трех приборов – одинаков от 0,10 до 1,0; шаг: 0,01
Частота смены изображений у DT9868 и Flir e4 лучше, чем у Fluke VT04 – 9Гц, против 8Гц
При этом у всех трех приборов есть коррекция паралакса для видимого и термоизображений, встроенная цифровая камера, и функция картинки в картинке. Отметим, что для серии Flir эта функция не обязательна для предыдущих серий, так Flir1 этой функции не имеет, как и Flir3. А Flir 2, Flir4- оснащены этой функцией.
Настройка диапазона для всех трех приборов – автоматическая.
При этом цена распределяется DT9868 < Fluke VT04 < Flir E4
При таком раскладе при прочих равных условиях, учитывая также, что решающую роль в выборе играет область планируемого применения прибора, более привлекательным выглядит прибор DT9868.


















Заключение

Измерительные системы бесконтактного определения температуры основаны на теории инфракрасного излучения. Они отличаются по своим техническим характеристикам, стоимости, области применения. Так как точность изображения для разных приборов класса бесконтактных измерителей температуры отличается, то и область применения разнится. Так, в научных лабораториях используются более сложные конструкции, имеющие за счет узкой специализации наименьший шаг измеряемой температуры, что дает более высокую точность, а для обеспечения безопасности на различных объектах используются модели, фиксирующие тепловое излучение с чуть меньшей точностью, однако работающие на более широком диапазоне частот и с более чем достаточной для эффективного выполнения своих функций точностью. В случае измерения температуры в медицинских целях, специфика прибора учитывает тот факт, что объект (человек) может быть не полностью неподвижным в процессе измерения. Однако в общем можно заключить, что приборы бесконтактного измерения температуры – востребованы и будут развиваться по пути снижения стоимости и усовершенствования характеристик


















Список использованных источников

Fuzzy Lofic, Stanford Encyclopedia of of Philosophy. Bryan University. 2006-07-23.
Метрология и метрологическое обеспечение .- М.: Стандартинформ, 2010.- 568с., стр. 19
Нормативные документы в области метрологии: указатель -М., 2011.-180с.
Средства и приборы для измерения давления, перепада давления и разряжения: пром каталог ПК-1.2.- М.: 2008.- 205с., стр 26.
Раннев Г. Г.. Методы и средства измерений./ Г.Г. Раннев., А.П. Тарасенко.- М.: Академия 2006.- 331с., стр 15
М.А. Ельяшевич. Тепловое излучение//Физическая энциклопедия: [в 5т.]/Гл.ред. А.М. Прохоров.- М.: Советская энциклопедия (тт.1-2); Большая Российская энциклопедия (тт.3-5), 1988-1999. ISBN 5-85270-034-7
Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы./В.П. Преображенский – М.: Энергия, 1978.- с.704., стр 123
Ллойд Дж. Системы тепловидения./Пер. с англ. под ред. А.И. Горячева. - М.: Мир, 1978, - с. 416.
Byrnes James. Unexploded Ordnance Detection and Mitigation. — Springer, 2009. — P. 21–22. — ISBN 978-1-4020-9252-7
Чистяков С. Ф., Радун Д.В. Теплотехнические измерения и приборы./С. Ф. Чистяков- М.: Высшая школа, 1972.- с.392, стр. 47
Бажанов С.А. Инфракрасная диагностика электрооборудования распределительных устройств. — М.: НТФ "Энергопрогресс", 2000. — 76 с.
Бажанов С.А. Тепловизионный контроль электрооборудования в эксплуатации. Часть 1,2. М.: НТФ "Энергопрогресс", 2005, Библиотечка электротехника, приложение к журналу "Энергетик"; Вып. 5 (77) - 80 с., Вып. 6 (78) - 64 с
В.А. Дроздов, В.И. Сухарев. Термография в строительстве - М. : Стройиздат, 1987. - 240 с
Кузнецов В.П. Метрологические характеристики измерительных систем.- М.: Машиностроение, 1984, 326с., стр. 26
Козлов М.Г. Метрология и стандартизация: Учебник для вузов. - М., СПб.: Изд-во "Петербургский институт печати", 2001. - 372 с.
Метрология для технических специальностей ВУЗов/С.А. Зацев и др.- 2-е изд., перераб и доп. – М., 2011. – 463с., стр 15
Электронный фонд правовой нормативно-технической документации http://docs.cntd.ru/document/1200004515
Государственный реестр средств измерений: указатель, 2011. – М.: Стандартинформ, 2011.- 619с., стр 107
Точность методов и результатов измерений: сборник.- М.: Стандартинформ, 2009.- 293с., стр 57-62.
Средства и приборы для измерения температуры: сборник промышленных каталогов.- М., 2011.- 362с., стр 158-178
http://gtest.com.ua/trotec-bp21.html









Приложение 1 К анализу тепловизоров


Продолжение приложение 1









2




Объектив

Приемник инфракрасного излучения

Блок обработки

Дисплей (блок отображения инфориации)