Please use this identifier to cite or link to this item: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/45583
Title: Залежність похибки визначення температури пірометрами від коефіцієнта випромінювальної здатності об’єктів
Other Titles: Dependence of the pyrometric measuring temperature on the emissivity factor of objects
Authors: Микитин, І. П.
Скоропад, П. І.
Mykytyn, Ihor
Skoropad, Pylyp
Affiliation: Національний університет “Львівська політехніка”
Lviv Polytechnic National University
Bibliographic description (Ukraine): Микитин І. П. Залежність похибки визначення температури пірометрами від коефіцієнта випромінювальної здатності об’єктів / І. П. Микитин, П. І. Скоропад // Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2019. — Том 80. — № 1. — С. 34–40.
Bibliographic description (International): Mykytyn I. Dependence of the pyrometric measuring temperature on the emissivity factor of objects / Ihor Mykytyn, Pylyp Skoropad // Measuring equipment and metrology : scientific journal. — Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky, 2019. — Vol 80. — No 1. — P. 34–40.
Is part of: Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник, 1 (80), 2019
Measuring equipment and metrology : scientific journal, 1 (80), 2019
Journal/Collection: Вимірювальна техніка та метрологія : міжвідомчий науково-технічний збірник
Issue: 1
Volume: 80
Issue Date: 26-Feb-2019
Publisher: Видавництво Львівської політехніки
Place of the edition/event: Львів
Keywords: температура
коефіцієнт випромінювальної здатності
пірометр
похибка вимірювання
Temperature
Emission factor
Pyrometer
Measurement error
Number of pages: 7
Page range: 34-40
Start page: 34
End page: 40
Abstract: Наведено результати дослідження залежності похибки визначення температури термометрами випромінення від коефіцієнта випромінювальної здатності досліджуваних об’єктів. Проаналізовано математичні моделі, які описують залежності між дійсним значенням термодинамічної температури і виміряними пірометрами уявними температурами, із урахуванням впливу значення коефіцієнта випромінювальної здатності матеріалів. Ці моделі покладено в основу побудови найпоширеніших типів пірометрів, зокрема: яскравісного, повного випромінення та спектрального відношення. Описано результати проведених теоретичних досліджень. Проаналізовано доцільність та наведено практичні рекомендації стосовно застосування певного типу пірометра залежно від коефіцієнта випромінювальної здатності досліджуваних об’єктів та вимог до метрологічної достовірності результату вимірювання.
Study of the dependence of the temperature determination error on the emissivity factor of materials is conducted in the paper. The mathematical models, which describe the ratio of thermodynamic temperature and measured imaginary temperatures, taking into account the emissivity factor, are analyzed. The constructions of the full radiation, brightness radiation, and spectral ratio radiation pyrometers are underpinned by the considered models. Analyzing the mathematical models of radiation thermometers (or pyrometers), one can observe a fundamental circumstance that interferes with the wide application of pyrometry, namely, lack of knowledge or even the mere absence of information on the true numerical values of the emissivity factor of the objects. When measuring the temperature of objects that fall under the classification of “real body”, there arise serious problems with the reliability of its determination. The vast majority of modern pyrometers, which are calibrated by a blackbody, compute the data received from sensitive element of the pyrometer into temperature values, not taking into account the real value of the object’s emissivity factor. Thus, if the latter is 0.1, and the pyrometer is graded by the blackbody, then, only ~10 % of its radiation energy is perceived by sensitive element of the pyrometer. As result, the determined temperature value is substantially lower than the actual one. It can be argued that the lack of information about a real numeric value of the monitored object’s emissivity factor is the determining source of distortion of the measurement result. The problem is further complicated by the fact that the mentioned factor is the parameter that depends on many factors, and in particular on the temperature, which is exactly to define. The paper presents the results of the study of the dependence of the absolute measurement error of temperature on emissivity factor for different types of pyrometers. The accuracy of measuring the temperature with pyrometric means is minimal only for measuring the black body or gray body by the spectral ratio pyrometers. The error of measuring the temperature of real object differs significantly from the error of the black body. This is due to the ignorance of the true value of the emissivity factor of the real object. Therefore, presetting of this factor in pyrometers that is recommended by most pyrometers guidelines is completely incorrect.
URI: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/45583
Copyright owner: © Національний університет “Львівська політехніка”, 2019
URL for reference material: https://uk.rs-online.com/web/p/infrared-thermometers/3738499/
http://docplayer.ru/28333628-
https://www.jakar.cz/clanky/wstep-do-termometrowna-podczerwien/?lang=pl
http://thermo.lviv.ua/index.php/uk/produktsiia%3Fid=114.html
https://uk.rs-online.com/
http://docplayer.ru/28333628-Pirometry-nimbusinstrukciya-polzovatelya.html
References (Ukraine): 1. F. Lieneweg, Handbuch der technischen Temperaturmessung. Braunschweig: Vieweg Verlag, 1976.
2. Н. Гоц, Л. Назаренко, М. Микийчук, Розвиток багатоканальної термометрії за випроміненням для реалізації багатосмугових та тестових методів вимірювання температури. Український метрологічний журнал, №4, c. 64–67, 2016.
3. Raytek ST60 XB IR Thermometer. Technical Reference [Online]. Available: https://uk.rs-online.com/web/p/infrared-thermometers/3738499/
4. Пирометры НИМБУС. Инструкция пользо- вателя. [Online]. Available: http://docplayer.ru/28333628- Pirometry-nimbus-instrukciya-polzovatelya.html.
5. Б. І. Стадник, П. І. Скоропад, Аналіз основних проблем створення низькотемпературних теплових випро- мінювачів. Вимірювальна техніка та метрологія, вип. 66, с. 57–64, 2006.
6. Wstęp do termometrów na podczerwień. Jak działa termometr na podczerwień i na co zwrócić uwagę? [Online]. Available: https://www.jakar.cz/clanky/wstep-do-termometrowna-podczerwien/?lang=pl.
7. О. Е. Авдошина, Е. Н. Макейкин, К. Р. Ман- суров, С. В. Маркин, Излучательная способность жаропрочных сплавов и покрытий для них в широком диапазоне температур. Саров: ФГУП “РФЯЦ-ВНИИЭФ” ИЛФИ, с. 154–162.
8. М. Борн, Э. Вольф, Основы оптики. М. : Наука, 1973.
9. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Электpодинамика сплошных сpед. М. : Наука, 1982.
10. M. Battuello, S. Clausen, J. Hameury, P. Blombergen, “The spectral emissivity of surface layers currently applied in blackbody radiators, covering the spectral range from 0.9 to 20 μm. An international comparison”, in Proc. of the 7th Intern. Symp. on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science. Delft, pp. 601–606, 1999.
11. IR-Book. Level II (Infrared Training Center- International). Training materials of FLIR, 2000.
12. R. P. Madding, “Emissivity measurement and temperature correction accuracy considerations”, in Proc. of the SPIE, Thermosense XXI, Orlando, Florida, ed. by: D. H. LeMieux, J. R. Snell, vol. 3700, s. 393–401, 1999.
13. L. Michalski, K. Eckersdorf, J. Kucharski, Thermometers – instruments and methods. Łódź: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 1998.
14. W. Minkina, “Thermometry – basic problems of thermovision measurements”. Materials XXXV Interuniversity Conference of Metrologists (XXXV MKM’2003). Krakow, pp. 77–86, 2003.
15. A. Sala, Radiant heat exchange. Warsaw: PWN, 1993.
16. Переносні пірометри часткового випромінення “Смотрич-4ПМ1-08”, “Смотрич-4ПМ1-09” (ТУ У 33.2-04850451-068:2001) [Online]. Available at: http://thermo.lviv.ua/index.php/uk/produktsiia%3Fid=114.html.
References (International): 1. F. Lineweg, Handbook of technical temperature measurement. Brunswick: Vieweg Verlag, 1976.
2. N. Gots, L. Nazarenko, M. Mikuichuk, Development of multichannel thermometry for radiation for implementation of multiband and test methods for measuring temperature. Ukr. Metrolog. journ. 2016. No. 4, р. 64–67.
3. Raytek ST60 XB IR Thermometer. Technical Reference. [Online]. Available: https://uk.rs-online.com/ web/p/infrared-thermometers/3738499/
4. NIMBUS Pyrometers. User manual. [Online]. Available at: http://docplayer.ru/28333628-Pirometry-nimbusinstrukciya-polzovatelya.html.
5. B. Stadnyk, P. Skoropad, Analysis of the main problems of the creation of low temperature thermal radiators. Meas. Equipt. and metrology, No. 66, p. 57–64, 2006.
6. Introduction to infrared thermometers. How does an infrared thermometer work and what to look for? [Online]. Available: https://www.jakar.cz/clanky/wstep-do-termometrowna-podczerwien/?lang=pl.
7. O. E. Avdoshina, E. N. Makeikin, K. P. Mansurov, S. V. Markin, The emissivity of superalloys and coatings for them in a wide temperature range. Sarov, RF: Federal State Unitary Enterprise RFNC-VNIIEF ILFI, p. 154–162.
8. M. Born, E. Wolf. Basics of Optics. M. : Science, 1973.
9. L. D. Landau, E. M. Lifshits. Electrodynamics of continuous media. M: Science, 1982.
10. M. Battuello, S. Clausen, J. Hameury, P. Blombergen, “The spectral emissivity of surface layers currently applied in blackbody radiators, covering the spectral range from 0.9 to 20 μm. An international comparison”, in Proc. of the 7th Intern. Symp. on Temperature and Thermal Measurements in Industry and Science. Delft, pp. 601–606, 1999.
11. IR-Book. Level II (Infrared Training Center- International). Training materials of FLIR, 2000.
12. R. P. Madding. ”Emissivity measurement and temperature correction accuracy considerations“, in Proc. of the SPIE, Thermosense XXI, Orlando, Florida, edited by: D. H. LeMieux, J. R. Snell, vol. 3700, s. 393–401, 1999.
13. L. Michalski, K. Eckersdorf, J. Kucharski, Thermometers - instruments and methods. Łódź:Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, 1998.
14. W. Minkina, “Thermometry – basic problems of thermovision measurements”. Materials XXXV Interuniversity Conference of Metrologists (XXXV MKM'2003). Krakow, pp.77–86, 2003.
15. A. Sala Radiant heat exchange. Warsaw: PWN, 1993.
16. Переносні пірометри часткового випромінення “Смотрич-4ПМ1-08”, “Смотрич-4ПМ1-09” (ТУ У 33.2-04850451-068:2001) [Online]. Available at: http://thermo.lviv.ua/index.php/uk/produktsiia%3Fid=114.html.
Content type: Article
Appears in Collections:Вимірювальна техніка та метрологія. – 2019. – Випуск 80, №1



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.