Как измерять температуру бесконтактным способом

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

Как пользоваться бесконтактным термометром

Бесконтактный термометр – очень удобное приспособление, когда нужно померить температуру быстро, точно, большому числу людей. Он находит применение в домашних условиях и в общественных учреждениях. Точность показаний техники зависит от правильности ее использования.

Как работает бесконтактный термометр

Принцип действия бесконтактного термометра базируется на измерении инфракрасного излучения, что исходит от тела человека. Встроенная линза фокусирует тепловое излучение на специальном термодатчике. Полученные данные преобразуются в электрический сигнал, затем в удобные привычные цифры на дисплее. Время измерения составляет всего 1-2 секунды.

Технология изготовления приборов довольно сложная, поэтому они стоят намного дороже, по сравнению с обычными ртутными или электронными градусниками. На такие приборы намного практичнее, пользоваться ими проще и быстрее.

В каких случаях рекомендовано мерить температуру у человека бесконтактным термометром

маленьким детям, которые не хотят спокойно сидеть и держать градусник;
для оперативного измерения температуры большого числа людей на входе в здание;
в больницах, чтобы обеспечить гигиеничность и устранить необходимость обработки прибора после каждого пациента;
в период эпидемии в детских, дошкольных и школьных учреждениях, везде, где есть скопление большого числа людей;
на предприятиях для контроля состояния персонала и т.д.

Кроме замера температуры тела, ИК термометры удобно использовать мамам, чтобы проверить воду в ванночке или молочную смесь в бутылочке для малыша.

Как правильно измерять температуру бесконтактным термометром

Чтобы термометр предоставил правильные показатели, с ним нужно уметь обращаться. Он замеряет температуру не в одной точке, а в определенной области. Поэтому чем дальше держать прибор от тела, тем больше будет погрешность замера.

Оптимальный способ замера – это:

навести термометр на область немного выше переносицы;
держать на расстоянии от поверхности кожи в 2-3 см;
нажать кнопку прибора один раз до звукового сигнала;
при необходимости повторить замер 2-3 раза.

Нормальными считаются значения не ровно 36,6, а интервал от 35,8 до 37,6 градусов, что зависит от окружающей среды, особенностей организма. Стандартная погрешность прибора составляет 0,2 градуса. Слишком низкой считается температура тела 35,5 градусов. Однако такие данные прибор может показать, если человек только что зашел в помещение с мороза, его кожные покровы сильно охлаждены. При любых странных цифрах необходимо измерить температуру бесконтактным термометром повторно, проверить прибор на другом человеке, чтобы определить, нет ли системной ошибки, не сломалось ли устройство.

Что может влиять на погрешность результатов?

На правильность результатов влияет качество самой техники и то, как с ней обращаются. В первом случае можно только порекомендовать покупать не самые дешевые модели, приобретать технику известных брендов, на которую есть гарантия, сертификаты. Лучше всего обратиться в специализированные магазины медицинского оборудования.

Что касается некорректного обращения, то ошибки обычно вызывают такие факторы:

замер на слишком большом расстоянии;
наличие тумана, пара, дыма, пыли вокруг;
повреждение датчика, появление на нем царапин, грязи;
малый заряд батареек;
небольшая разница между температурой тела и окружающей среды;
работающий обогреватель или кондиционер в помещении;
поверхность кожи загрязнена: мокрая от пота, покрыта кремом, косметикой;
замер температуры сразу после захода в помещение с мороза или сильного солнца.

Чтобы избежать больших погрешностей, необходимо перед применением аппарата всегда проверять уровень заряда батареек, периодические его калибровать, придерживаться правил измерения. Нельзя допускать ударов и падений прибора. Периодически датчик нужно протирать ватным диском, смоченным в спирте, ведь даже при бесконтактном замере он все равно пачкается. Перед проверкой температуры лучше вытереть кожу в месте измерения насухо. При массовых замерах нужно давать прибору периодически отдыхать. Во время проведения измерения человек не должен двигаться.

Можно предварительно проверить свой электронный прибор дома. Для этого необходимо набрать в емкость теплую воду и измерить ее температуру сначала обычным ртутным градусником, а затем электронным. Хотя такая проверка не является идеальной: ртутному градуснику нужно 10 минут для замера, а инфракрасному 1-3 секунды. Так что лучше сделать калибровку в сервисном центре.

Источник