Что бы мы делали без Интернета?! Только возникла проблема — сразу в поисковик и получай ответы. И что нам делать с этим Интернетом?! Ответы–то нашлись, но их десятки, сотни, тысячи и поди разберись какие из них правильные. Получается, что доступ к большим объёмаи непроверенной информации практически не отличается от её полного отсутствия. Тем не менее, ключевое слово здесь — «практически», поскольку при должных настойчивости, умении и рассудительности что–нибудь можно выудить и из мутного потока.
Мне, например, понадобился целый день, чтобы привести в мало–мальски приемлемому результату ворох самых разнообразных значений коэффициентов эмиссии (известных также как коэффициенты излучения или степени черноты) для наиболее часто встречающихся материалов: порой создавалось впечатление, что составители таблиц этих значений берут цифры «с потолка», настолько велик оказался разброс. Справедливости ради необходимо заметить, что англоязычные источники отличаются большей последовательностью в этом вопросе (например, здесь), хотя и там хватает своих «тараканов».
Читать дальше...Взять, хотя бы, коэффициент излучения воды: если объединить утверждения полутора десятков источников, то для неё ε=0,75…0,98. И только невероятным, почти непосильным напряжением интеллекта удалось установить, что наиболее реальным значением является степень черноты, равная 0,96. Вы спро́сите, на кой мне сдалась именно вода?
Дело в том, что на её основе проще всего тарировать пирометр. В полулитровую банку я засунул термометр для ванн и налил горячей воды (чуть меньше 50°C, предела измерений этого термометра). Затем, произвёл бессчётное количество замеров инфракрасным пирометром (см. фото слева), сравнивая каждый раз его показания с показаниями водяного термометра и корректируя программную поправку в настройках пирометра (offsaet) до наиболее приемлемого совпадения обоих значений (у меня в конце получилось –0,3°C).
Следующий этап — составление краткой памятки по коэффициентам эмиссии некоторых материалов. Размер моей самодельной «напоминалки» определился исходя из размеров пирометра: табличка должна быть всегда под рукой, — не рыться же каждый раз в карманах, особенно если забыл её положить в одни из них, — поэтому решил закрепить табличку скотчем прямо на приборе. Так она будет не столько под рукой (хотя фактически над рукой), сколько перед глазами (см. фото внизу): заводские нашлёпки с двух сторон корпуса излучателя, которые закрыла моя табличка, не несут ежедневно необходимой информации (с их содержанием можно ознакомиться здесь).
Всего на небольшом листке поместились данные о степени черноты двадцати восьми материалов, которые часто можно встретить в быту и на стройке. К концу составления этой памятки, после изнурительного перелопачивания, сопоставления и фильтрации сведений о коэффициентах эмиссии, мне пришлось удовлетвориться некоторым образом усреднёнными значениями, не слишком отличающихся от приведенных противоречивых источниках. Более того, оказалось, что незначительные различия коэффициента излучения при невысоких температурах (скажем, до 100°C) не слишком критичны, поскольку вполне укладываются в диапазон допустимой погрешности прибора.
Так, если при замерах температуры объекта с ε=0,94, на пирометре установлено значение EMS 0,96, то показания измерительного прибора при t=100°C означает реальные 100×0,94/0,96=98°C, что почти не превосходит паспортную погрешность ±1,5° (при более низких температура допустимая погрешность измерений ещё больше — до ±3°). Кроме того, существенное влияние на точность измерений имеет положение пирометра относительно поверхности, температуру которой он измеряет: расстояние до неё (рассеивание инфракрасного излучения и увеличения пятна визирования при удалении от объекта) и отклонение оси прибора от перпендикуляра к поверхности (при углах между осью прибора и поверхностью менее 15° температура практически не фиксируется термодатчиком).
Однако, на более горячих поверхностях такой погрешностью уже довольно сложно пренебрегать, и проблема точности определения степени черноты становится неотвратимой. В этом случае весьма привлекательным выглядит техника использования тонких плёночных материалов с известным, не вызывающим сомнения коэффициентом эмиссии.
Речь идёт о различных скотчах, глянцевая поверхность которых обладает ε=0,92: на измеряемую поверхность наклеивается полоска скотча, которая довольно быстро приобретает ту же температуру, что и тестируемый объект, после чего производится замер излучения от полоски. На основании полученного результата, а также замеров излучения непосредственно с поверхности объекта (без скотча), можно подобрать коэффициент излучения, при котором оба значения совпадут; последующие замеры температуры интересующей поверхности можно будет производить уже без наклеивания скотча, а напрямую использовать уточнённую степень черноты.
Можно, конечно, и покрасить поверхность вместо наклеивания на неё скотча, но с красками много проблем: её коэффициент эмиссии зависит от возраста (у свежего блестящего покрытия ε меньше, чем у старого, мутного, потрескавшегося), и некоторые авторы утверждают, что ещё и от цвета. Похоже, разумной альтернативы скотчу не найти.
У меня нашлись четыре катушки с различными видами пластиковой липкой ленты (на фото справа снизу вверх): наиболее распространённый прозрачный (в основании стопки), белый на полипропиленовой основе, коричневый «Winner Pack», — все с глянцевой поверхностью, — и армированная серебристая лента на полиэстерной основе со структурированным полиэтиленовым покрытием (на врезке — фрагмент поверхности укрупнёно). Контрольные замеры стабильно показывали абсолютно одинаковые значения температуры на всех трёх гладких видах глянцевого скотча при одном и том же коэффициенте излучения (замеры производились сериями для каждого значения ε=0,92…0,96). Шероховатая серая (производитель называет её «серебристая») лента так же стабильно оказывалась на один градус теплее остальных в каждой серии замеров.
Последнее тарировочно–калибровочное действие решил провести на прозрачном скотче. Нашёлся в хозяйстве комнатный термометр с выносным термодатчиком — его (имеется ввиду датчик) я и примотал одним слоем к катушке, а потом замерил температуру плёнки на датчике при ε=0,92: данные контактного и бесконтактного термометров совпали (см. фото слева).
А потом я несколько дней носил пирометр в кармане и измерял температуру всего, на что обращал внимание: асфальта освещённого солнцем и асфальта в подворотне, куда никогда не попадают солнечные лучи, стен домов и почвы в газонах, платформы метро и продуктов в холодильном прилавке супермаркета, стеклянного покрытия варочной поверхности на месте нагрева и различном расстоянии от него… Пока ещё не наигрался — довольно увлекательной оказалась эта штуковина.
Комментариев нет:
Отправить комментарий