Измерение температуры бесконтактным способом это как

Библиографическая ссылка на статью:
Плотникова Е.Ю. Бесконтактный способ измерения температуры // Современные научные исследования и инновации. 2020. № 5 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2020/05/92370 (дата обращения: 10.11.2021).

Одним из ключевых факторов, который подвергается ежедневному контролю и измерению как в повседневной жизни человека, так и в производственной деятельности, является температура, способы измерения которых разнообразны, поэтому применяют два метода измерения: контактные и бесконтактные методы измерения температуры.

Бесконтактные методы измерения по сравнению с контактными имеют следующие преимущества:

— при введение преобразовательного элемента в исследуемую среду отсутствует отклонения температурного поля;

— не ограничена максимальная температура измерения;

— измерение температуры объекта без остановки технологического процесса, что позволяет определить точки перегрева.

Однако весомым недостатком бесконтактных измерений температуры является невозможность учета всех возможных связей между термодинамической температурой объекта и тепловой радиацией, определяемой пирометром. Следовательно, необходимо учесть следующие моменты:

— изменение излучательной способности поверхности от длины волны в регистрируемом спектральном диапазоне и от температуры в диапазоне измерений;

— наличие поглощения излучения в среде между измеряемым прибором и объектом контроля;

— геометрические параметры поля зрения прибора и его оптической системы;

— температуру окружающей среды и корпуса прибора.

Рассмотрим подробнее бесконтактные способы измерения температуры.

1. Пирометр – это прибор измерения температуры по тепловому излучению объекта, значение температуры отображается на дисплее прибора или преобразуется в аналоговый сигнал. Пирометры измеряют температуру круговой области, которая ограничена полем зрения прибора и производит усреднении температур в данной зоне. Однако поле зрения пирометра изменяется от его оптического разрешения и расстояния от прибора до объекта измерения.

Основные факторы, влияющие на точность результата измерения температуры пирометром:

1) Пирометр определяет температуру измеряя поток теплового излучения с некоторой части поверхности объекта в рабочей области спектра пирометра.

2) Между пирометром и объектом должны отсутствовать непрозрачные препятствия в рабочей области спектра, так как в результате уменьшения потока излучения, показания пирометра будут занижены.

3)Для корректного проведения измерений необходимо чтобы объект полностью перекрывал поле зрения- область пространства, в пределах которого производится определение температуры. Иначе, во-первых, падающий на датчик поток теплового излучения уменьшится пропорционально сокращению перекрываемой объектом площади, во-вторых, на датчик будет попадать излучение от предметов, расположенных за объектом измерения.

4) Пирометром может быть измерена только поверхностная температура исследуемого объекта, измерение внутренней температуры невозможно.

5) Для настройки и поверки пирометров используются модели абсолютно черного тела.

2. Тепловизор – это прибор измерения температуры по тепловому излучению объекта, предназначенное для определения температуры объекта в виде визуальной картины распределения тепловых полей по поверхности объекта. Тепловизор позволяет получить общую информацию – тепловую картину определенного пространства и конкретное значение температуры интересуемого объекта, размер которого равен или больше размера элементарной ячейки поля зрения тепловизора.

Несмотря на то что определение температуры данными приборами производится по тепловому излучению, они имеют сильное отличие по принципу работы, выполняемым задачам и функциям. При проведении измерений температуры объекта пирометр отображает на дисплее только данные в виде цифр, а вот тепловизор демонстрирует изображение распределения тепла по всему объекту измерения с возможностью записи на внешний накопитель. Также при измерении температуры объекта, имеющего крупные габариты пирометром, необходимо произвести несколько измерений, в отличие от тепловизора на дисплее которого отобразится цельная картина съемки.

Обычные пирометры эффективны на расстоянии от одного до нескольких десятков метров от объекта измерения, то тепловизоры имеют возможность измерения на расстоянии сотни или тысячи метров. Но в основном тепловизоры не применяются для точного определения температуры объекта, а лишь для определения наличия или отсутствия тепла.

Таким образом, благодаря простому принципу работы, обширному диапазону измеряемых температур, малому времени отклика, отсутствию необходимого контакта с объектом, своим функциональным возможностям пирометр дистанционно определяет температуру в определенной точке объекта измерения, но тепловизор еще дополнительно отображает наглядное двухмерное многоцветное изображение распределения тепла по его поверхности.

Библиографический список

Неделько А. Преимущества и недостатки бесконтактного измерения температуры/ А.Неделько// Фотоника – 2013. – №1/37. – С. 102-109.
Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Энергия, 1978, – 704 с.
Чистяков С. Ф., Радун Д. В. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Высшая школа, 1972, 392 с.

Количество просмотров публикации: Please wait

Источник

Бесконтактный градусник: как выбрать?

Как измерить температуру быстро и точно?

Все помнят из детства ртутные градусники. Их прятали под мышку и утомительно ждали, когда же он покажет результат. В случае со взрослым это не проблема. Но если это ребенок, тем более маленький, придется постараться, ему надо бежать, ползти, скакать или не дай бог играть самим ртутным градусником. Взрослым требуется обеспечивать непрерывность измерения температуры и сохранность градусника. В случае разлива ртути придется проводить обработку помещения и вызывать специальную службу, а ребенок может порезаться осколками.

Пожилым людям непросто разглядеть результаты на ртутном термометре. Человек в возрасте может случайно выронить термометр при встряхивании. Казалось бы, никаких кнопок на ртутном градуснике нет, но научиться его стряхивать отдельный навык. Если стряхнуть градусник не той стороной, ртутный столбик разделиться на части и прибор перестанет выполнять свою функцию. После использования хранить и перевозить его нужно в специальном футляре, чтобы защитить хрупкий прибор.

Зачем нужен бесконтактный термометр?

На замену ртутных термометров давно пришли безртутные, где ртуть заменена другим веществом или электронные термометры, у которых вместо ртути специальный датчик, который измеряет температуру при контакте. Но многие минусы никуда не пропали:

требуется несколько минут для измерения;
градусник может превратиться в игрушку для ребенка;
часть приборов имеют маленький дисплей или такую же шкалу как у ртутных термометров и неудобны людям со сниженным зрением;
не подходят для использования у большого количества людей;
требуют дезинфекции после каждого человека;
есть риск передачи инфекции при плохой обработке;
дороже, чем ртутный градусник.

Плюсы:

отсутствие ртути и опасности заражения помещения;
у некоторых электронных моделей крупное табло;
электронный термометр более ударопрочный и не поранит ребенка осколками;
дешевле, чем инфракрасный термометр.

Бесконтактный термометр более безопасен и удобен в эксплуатации.

Эти проблемы должен был решить бесконтактный термометр. Для измерения температуры человеческого тела применили технологии из отраслей машиностроения и металлургии. Фактически бесконтактный термометр — это высокоточный пирометр.

Пирометры были изобретены для измерения температуры в плавильных печах, мониторинга нагрева различных конструкций. С одной стороны, они работают в широком диапазоне до тысяч градусов по цельсию, с другой — погрешность в целые градусы при таком разбросе температур не является критичным.

Как работает медицинский бесконтактный термометр

Бесконтактный термометр определяет силу инфракрасного излучения с поверхности тела человека и переводит его в цифровое значение в виде градусов. То есть это принципиально другой метод измерения по сравнению с обычными градусниками. Для наглядности можно представить, что измеряется сила света, невидимая человеческому глазу, исходящая от поверхности кожи.

Плюсы инфракрасного термометра:

скорость измерения укладывается в несколько секунд;
нет опасности разлива ртути;
нет необходимости фиксировать ребенка или отвлекать;
можно применять для большого количества людей с низким риском инфицирования;
бесконтактный способ измерения;
крупный дисплей с большими цифрами легко читается, иногда есть подсветка;
возможность измерять температуру тела у спящего человека;
в некоторых моделях есть память около 30 измерений;
при смене режима использовать как термометр для детского питания, окружающей среды.

Не всем инфракрасным термометрам присущи эти плюсы. Некоторые из них предназначены для измерения температуры в слуховом проходе, это повышает точность, тогда требуется ввести в него специальную насадку. Или требуется прикладывать к коже лба. То есть о бесконтактном способе говорить уже нельзя. Чтобы не ошибиться, внимательно читайте инструкцию. Один из таких термометров с необходимостью контакта B.Well WF-1000 . В остальном все плюсы быстроты измерения и возможности мерить температуру детской смеси сохраняются.

Некоторые термометры предназначены для измерения температуры в слуховом проходе.

Особенности использования бесконтактных устройств

Казалось бы, вот идеальное решение, удобное и функциональное. Но, так как это сложный электронный прибор, на его точность влияет множество факторов. Производители даже самых дорогих устройств заявляют погрешность +0,2°C при соблюдении всех условий правильного измерения. Если нарушить хотя бы одно, отклонение будет еще больше!

Требования к условиям работы:

прибор правильно измеряет температуру только в определенных условиях (примерно 16-40 °C окружающей среды);
прибор должен находиться в этом температурном режиме 30 минут;
человек которому проводят измерение должен быть в этих же температурных условиях минимум 10 минут, а лучше 30;
после приема пищи, ванны, физической тренировки также должно пройти не менее 30 минут;
кожа лба должна быть чистой и сухой. Если присутствует крем, грязь, пот, вода это может также изменить показания;
окно датчика излучения должно быть чистым и не загрязнено ничем (рекомендуется протирать спиртом. Водой запрещено!);
расстояние между прибором и кожей во время измерения должно совпадать с инструкцией (3-5-7 см в зависимости от модели);
исключить попадание теплых потоков от нагревателей и батарей;
не держать в руке слишком долго, т.к. это может привести к нагреву прибора.

Если по каким-то причинам требования не такие жесткие, честные производители увеличивают погрешность в инструкции, про китайские приборы не прошедшие сертификацию речи не идет.

Выбор прибора

Чтобы быть уверенным в точности и качестве прибор должен пройти сертификацию, поэтому стоит обратить внимание на производителей медицинской техники или производителей пирометров, имеющих в своем ассортименте медицинские приборы. Но и в этом случае, например, производитель B.Well говорит о том, что покупатель должен приносить устройство на поверку 1 раз в 2 года.

Обычно приносить устройство на поверку необходимо 1 раз в 2 года.

Варианты для покупки:

B.Well WF-4000;
ELARI SmartCare;
CEM DT-8806S;
Sensitec NF-3101;
B.Well WF-5000;
CS Medica KIDS CS-88 (Omron).

Обращайте внимание именно на погрешность измерения по инструкции. Остальные отличия — это расширенные функции (память, удобство, второй режим для окружающей среды). Оптимальным будет иметь дома 2 прибора. Один инфракрасный термометр для быстрого измерения или наблюдения изменения температуры в динамике. А при подозрении на болезнь и необходимости в высокой точности измерения использовать обычный градусник.

Источник

Выбор термометра: ртутный, электронный или инфракрасный

Прошли времена, когда на рынке монополизировали небезопасные ртутные градусники. Часто были случаи, как по роковой случайности, термометр выскальзывал из рук и падал, теряя целостность корпуса. Ртуть при ударе разделялась на мелкие шарики, которые «разбегались» по помещению, ртуть, являясь весьма высокотоксичным веществом, отравляла в помещении воздух. Главным неоспоримым плюсом таких термометров является их низкая стоимость.

Наиболее широкое распространение на сегодня получили цифровые электронные термометры. Они дают точное и быстрое измерение температуры человеческого тела, подходят как для детей, так и для взрослых. Это идеальный выбор для всей семьи. Удобны в работе, так как оснащён дисплеем, на который выводятся результаты измерений. Звуковой сигнал оповещает об окончании измерения. Электронные термометры наиболее безопасны, так как не содержат ртути и сделаны из пластика. Но все же ронять их не стоит, чтобы не нарушить работу находящейся внутри электроники. Кроме того, такие термометры следует оберегать от прямых солнечных лучей и вибрации.

Читайте также: Три способа решения слау

В аптеке представлены следующие производители цифровых электронных термометров:

AND — Япония.
Все термометры производителя AND (A&D) имеют крупный дисплей, влагозащиту датчика, память последнего измерения, информативный звуковой сигнал. Предназначены для измерения температуры оральным, аксиллярным (в подмышечной впадине) и ректальным способами. Самой экономичной является модель DT-501. Термометр DT-510 обладает 100%-ной влагозащитой. Модель DT-623 имеет гибкий нетравмирующий наконечник. Время измерения температуры 30-60 секунд.

OMRON — Япония.
Термометры OMRON так же предназначены для измерения температуры тела человека тремя способами. Имеют водонепроницаемый корпус (можно измерять температуру воды в детской ванночке). Память результата последнего измерения напомнит результат предыдущего измерения. Автоматическое отключение обеспечивает долгий срок службы батареек. Также имеется модель с гибким наконечником MC-343f для дополнительного комфорта при измерении. Время измерения от 10 до 60 секунд.

AMDT — Amrus Enterprises, США.
Высокая точность и надежность электронных цифровых термометров достигнуты за счет применения микрокомпьютерных технологий. При каждом включении прибора проводится автотестирование, обеспечивающее точность работы прибора. AMDT-10 – надежная модель массового спроса, ударостойкий корпус. AMDT-11 имеет гибкий наконечник и влагоустойчивый корпус , AMDT-12 и AMDT-13 – увеличенный диспле й с крупными, легко читаемыми символами . Время измерения — от 1 до 5 минут (в зависимости от метода измерения).

Термометры «Технологии здоровья» имеют оригинальный дизайн. Корпус в виде панды и коровы (розовой или оранжевой) обязательно понравится детям. Гибкий наконечник исключает возможность травмирования, что делает его очень удобным для использования молодыми родителями. Также его мягкий прорезиненный материал улучшает влагозащитные свойства корпуса. При неосторожном движении или попав ребенку в руки термометр останется целым — наконечник с датчиком не отломится, а будет просто изгибаться в разные стороны.

Инфранкрасные термометры

Инновационный прибор для измерения температуры – электронный инфракрасный термометр.
Позволяет производить измерения бесконтактным способом . Его функциональные особенности настолько привлекательны, что в сравнении с обыкновенными ртутными термометрами последние безнадежно проигрывают, причем по всем статьям сразу. Инфракрасные термометры предназначены для быстрого и безопасного измерения температуры. Идеален для маленьких детей – быстрое и комфортное измерение не потревожит малыша. Они не содержат ртути, поэтому абсолютно безопасны и их можно доверить даже детям.
Также они позволяют измерить температуру тела, воздуха, поверхности жидкости (без погружения термометра в жидкость).

B.Well высокоточные инфракрасные термометры:

WF-1000 позволяет измерять температуру как в ушной раковине, так и на лбу, обеспечивает комфортное и быстрое измерение, позволяет измерить температуру даже во время сна, не потревожив ребенка. диапазон измерения 10-50°С. Время измерения 2-3 секунды.

WF-2000 измеряет температуру тела в височной области, имеет память на последние 25 измерений.

WF-4000 Идеален для измерения ночью: благодаря большому экрану с подсветкой показания хорошо видны, а в режиме без звука термометр не разбудит вашего малыша. Универсальный. Измеряет температуру тела человека, воды и воздуха, поверхности предметов. Заменит сразу несколько термометров, позволяя не только контролировать температуру тела, но и узнать температуру воды в ванной, воздуха в комнате или на улице, детского питания перед кормлением

CS Medica

CS-88 kids Измеряет, не касаясь. Предназначен для быстрого и точного измерения температуры на лбу у детей и взрослых, а также объектов (детского питания, воды в ванночке и тд.)

Источник