Пирометры из глубины веков

При проведении исследований в лабораториях заводов-изготовителей и в связи с повседневными операциями на заводе, где используется нагрев до высоких температур, например, при обработке стали для деталей автомобиля, пирометры стали повседневными и просто необходимыми приборами, позволяющие за несколько секунд, бесконтактно получать столь важное значение температуры.
В частности, при термообработке легированных сталей диапазон допустимых температур достаточно узок, и визуально невозможно отследить эти изменения, а контактные датчики слишком медленные.

Именно поэтому чувствительный и точный инфракрасный пирометр, с помощью которого можно с уверенностью контролировать температурный интервал сотен и тысяч деталей и заготовок дистанционно, имеет первостепенное значение.

Речь идет как о металлургических предприятиях, так и о автомобильных заводах, фабриках, везде где в технологическом процессе происходит изменение температур, причем несколько раз, в большом диапазоне, как вверх, так и вниз по шкале Цельсия.

И не следует забывать о вопросах безопасности

С помощью пирометров можно не только экспериментально определить подходящий метод и оптимальную температуру температуру при производстве конкретного продукта.

Если присутствуют высоковольтные электрические кабели, брызги расплавленного металла, ядовитые газы, для персонала лучше отойти на несколько метров. А то и больше.

Кто изобрел первый пирометр

Изготовление горшков, других сосудов из глины имеет давнюю историю. Буквально тысячелетия. Еще до нахождения железной, медной руды, из которой можно было отливать оружие, защиту для тела и изготавливать посуду.
А чтобы обжигать глину, необходимо точно контролировать температуру. Следовательно нужны специальные инструменты. Если температура будет больше или меньше, горшки потрескаются или расыпятся прямо в руках.

Поэтому считается, что первый пирометр был изобретен в 1782 году английским гончаром Веджквудом для использования в его печах. В своих исследованиях он вывел зависимость между длиной образца глины от его температуры. А значит измерив длину, можно перевести ее в температуру. А ведь длину измерить очень просто. Просто подобрав соответствующие шаблоны, например линейку с нанесенными значениями длины.

Делаем 2 вывода. Во-первых, любой прибор изобретается только тогда, когда возникает в нем потребность. Во-вторых, ряд величин можно измерять не непосредственно, а путем преобразования одной величины в другую. Это так называемый непрямой метод. Касательно пирометрии, это значит, что можно переводить по соответствующей таблице, длину в температуру, мощность потока инфракрасного излучения в температуру, яркость горячих светящих объектов в температуру и т.д.

Виды пирометров

1. Акустические.
   Скорость движения звуковой волны в воздухе зависеть от температуру. Зависимость слабая, но она есть. Большинство пирометров измеряют температуры твердых поверхностей, но как быть если нужно измерить температуру газа в закрытом пространстве ?
2. Оптические.
   Здесь принцип основан на фотометрическом измерении излучения нагретых веществ. Если раскалить проволоку электрическим током, то она начнет светиться. В зависимости от яркости и цвета, можно определить температуру.
3. Инфракрасные.
   Самые распространенные, и представленные буквально в каждом специализированном интернет-магазине Украины. Их работа основана на том, что буквально каждое тело, нагретое выше температуры абсолютного нуля, излучает ИК-лучи. Мы воспринимаем своей кожей как тепло. Пирометры этого типа сначала собирают с помощью линзы тепловой поток, а потом с помощью зеркала фокусируют его на термопреобразователе. То есть переводят тепло в электрическую величину. Последняя с помощью АЦП становится из аналоговой цифровой и отображается на дисплее.
4. Электрического сопротивления.
   Этот вид пирометров был впервые предложен Уильямом Сименсом в 1871 году. Он использовал платиновую проволоку, намотанную на глину для сопротивления, но было обнаружено, что кремнезем воздействует на платину, делая ее хрупкой. В 1887 году профессор Каллендар разработал практическую форму резистивного пирометра с платиновым резистивным проводом, установленным на слюде, а также предложил план использования моста Уитстона с компенсирующим проводом, который доказал свою большую практическую ценность для измерения температуры. Также ученый разработал записывающий прибор, который замыкал цепь того или иного реле, которое, в свою очередь, приводило в действие пишущее перо. Пирометры резистивного типа являются высокоточными и практичными для диапазона более 1000 градусов по Цельсию. 
   В июне 1905 года, доктор Ховард Ф. Барнс, из Университета Макгилла показал, что с помощью этих приборов можно делать измерения температур с точностью 0,001 градуса по Цельсию. В пирометрах сопротивления максимальная точность зависит от предела точности резисторов, которые входят в мост сопротивления. Они могут изготавливаться на основе платины, поэтому подобные пирометры достаточно дорогие.
5. Термоэлектические.
   Их работа зависит от явления возникновения электрического тока, когда противоположные соединения двух разнородных металлов или сплавов имеют разную температуру. Этот закон природы был открыт Зеебеком в 1820 году. Два разнородных металла или сплава, которые соединяются таким образом, стали известны как термоэлектрические пары. Как заявил Ле Шателье в своей книге «Измерения высоких температур», Беккерель был первым, кто использовал открытие Зеебека в применении термоэлектрической пары для измерения высоких температур. Он использовал пару платина-палладий. Пуйе в 1836 году продолжил дальнейшие исследования термоэлектрических пар.