Изучение методики тепловизионного обследования инженерных сетей



Цель работы

 

1 Цель исследования – приобретение методических навыков тепловизионного наблюдения стационарного теплового поля и оценка точности температурных измерений в условиях тепловой фоновой засветки.

 

Основные теоретические положения

Тепловым (инфракрасным) излучением называется излучение, источником которого является хаотическое поступательное, вращательное и колебательное движение молекул.

Закон Планка.

Спектральная плотность (излучательная способность) теплового излучения абсолютно черного тела (АЧТ) Ме(l, T), Вт / м2, мкм:

Ме(l, T) = C1 . l–5 . (exp(C2 / l . T) – 1)–1,

где l – длина волны, мкм;

  Т – абсолютная температура, К;

  С1 – 3,74 . 10–8 Вт . мкм / м2;

  С1 – 14388 мкм . К.

Закон Стефана Больцмана.

Плотность мощности теплового излучения АЧТ во всем спектральном диапазоне:

Ме(Т) = 4 ,

где Т – температура окружающей среды, К;

  s – 5,67 . 10–8 Вт / (м2 . К4).

Закон Вина.

Длина волны lm, на которой спектральная плотность мощности излучения максимальна:

lm(мкм) = 3000 / Т (К).

Закон Ламберта.

Плотность мощности излучения под углом j к нормали:

Мj(T) =  . cos j ,

где – относится к излучению в направлении нормали.

Приближение Бэнфорда.

В задачах пирометрии удобно пользоваться таким представлением функции Ме(l, T) , в котором зависимости от l и Т разделены:

Ме(l, T) = k(l) .. Tn,

где  k(l) – сложная функция l;

  n = 5 / b при b £ 2,5, n = 1 + 2,5 . b при b ³ 2,5;

  b = l / lm.

Излучение реальных тел. Закон Кирхгофа.

При попадании теплового излучения на поверхность любого реального тела наблюдается эффекты отражения, поглощения и пропускания, причем:

r (l, T) + a (l, T) + t (l, T) = 1 ,

где r, a, t – коэффициенты отражения, поглощения и пропускания. Для АЧТ r = t = 0, a = 1. Для реальных объектов a < 1. Кирхгофом установлено, что реальное тело излучает на тех длинах волн, на которых поглощает, причем:

 e (l, T) = a (l, T),

где e – коэффициент излучения.

Таким образом, характеристики излучения реального тела следует рассчитывать по следующим формулам:

 М¢е(l, T) =  e (l, T) . Ме(l, T) ;

М¢е( T) =  e (T) . Ме (T).                                   (1)

Оптическая пирометрия.

Из (1) следует, что интенсивность излучения реального тела зависит от e, l, Т, или для конкретных регистрирующих устройств – от e и Т. На использовании функции М¢е( T) = f (e, Т) основана оптическая пирометрия. Наиболее существенным моментом здесь является то, что градуировку пирометров проводят по АЧТ, т.е. по объекту с e = 1. Следовательно, для любого реального тела  (e < 1) пирометр будет показывать заниженную температуру.

Пирометр полного излучения.

Регистрирует излучение во всем (точнее – практически во всем) спектральном диапазоне и показывают радиационную температуру Тр, которая связана с истинной температурой Т соотношением:

.

Квазихроматический пирометр.

Регистрирует излучение в узком спектральном интервале (иногда говорят на одной длине волны, что терминологически неверно) и показывает яркостную температуру Тя:

Т = Тя / (1 + а . Тя); .

Пирометр спектрального отношения.

Регистрирует излучение в двух узких спектральных интервалах и показывает световую температуру:

.

Пирометр частичного излучения.

Такие пирометры обычно используют фотоприемники, чувствительные в относительно небольшом интервале длин волн, поэтому такие приборы показывают радиационную температуру Тр`, значение которой в общем случае находится между Тр и Тя.

 

Тепловизоры

Тепловизор в широком смысле – устройство, предназначенное для визуализации в той или иной форме тепловых полей объектов. В узком смысле в настоящее время тепловизор представляет собой оптико–механический прибор, осуществляющий строчно–кадровое сканирование пространства и регистрирующий собственное тепловое излучение объектов в некотором интервале длин волн, определяемом типом используемого приемника излучения.

 

 

Описание тепловизора EasIR-4

Имеются 3 кнопки на тепловизоре GUIDE® EASIR-9. Слева направо это кнопки ,  ,  и кнопка-курок “T”.

Включение/выключение тепловизора.

Нажмите и удерживайте кнопку  более 3 сек, чтобы включить питание. Чтобы выключить питание, нажмите и удерживайте кнопку , пока полоска отключения не пробежит полностью. Отпустите кнопку  в любой момент до того, как полоска отключения пробежит полностью, чтобы отменить выключение тепловизора.

 

Приборы и оборудование

 

1 Тепловизор EasIR-4.

 

 

Порядок выполнения работы

1 Необходимо проконтролировать объект по заданию преподавателя

2 Сделать вывод

 

 

Контрольные вопросы

 

1 Что такое пирометр?

2. Что такое тепловизор?

 


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 130;