Дата изготовления: декабрь 2022 года.
Предмет: Физические основы измерений.
Учебное заведение: Белорусский Национальный Технический Университет.
1. ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………4
2. ОПИСАНИЕ ПРЕДЛОЖЕННОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА…..5
3. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПРЕДЛОЖЕННОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ НА ОСНОВЕ ДАННОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА……….9
4. ИСТОЧНИКИ ПОГРЕШНОСТЕЙ, ОГРАНИЧИВАЮЩИХ ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ НА ОСНОВЕ ДАННОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА…14
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………...16
6. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…17
Современный мир сложно представить без автоматизированных производств, систем безопасности и технического обеспечения медицины. Работа этих систем не представляется возможной без использования различных датчиков, среди которых достойное место занимают оптические датчики.
Популярность оптических датчиков обусловлена тем, что они предоставляют возможность бесконтактно измерять температуру объектов. Это очень важно и удобно на различных производствах, чья работа требует контроля температур, а также связанна с взаимодействием с раскаленными объектами. Например, металлургия. Устройства, работающие на оптических датчиках, могут применяться в охранных системах для скрытого наблюдения за пространством в темное время суток или в темных помещениях. В медицине же за последние несколько лет сильно возросла потребность в потоковом и максимально быстром измерении температур с минимальными контактами с пациентами.
Все эти потребности по бесконтактному измерению температур можно закрыть с помощью устройств, работающих на оптических датчиках.
В этой работе будут рассмотрены датчики для дистанционного измерения температуры, основанные на внутреннем фотоэффекте, которые используются в различных отраслях промышленности, медицине и системах безопасности. В ходе обзора будет описан физический эффект, лежащий в основе работы датчиков, методика измерений температуры разными устройствами, которые используют данные датчики, а также рассмотрены источники погрешностей измерений температур на основе описанного физического эффекта и источники погрешностей, характерные отдельным видам измерительных устройств.
Внутренний фотоэффект успешно и эффективно применяется в различных измерительных устройствах, чья задача заключается в бесконтактном измерении температуры.
К устройствам, использующим оптические датчики с фоточувствительными элементами, можно отнести радиационные и цветовые пирометры, а также тепловизоры. В своей работе они используют компенсационный метод измерения и метод масштабного преобразования.
По результатам работы можно отметить, что радиационные пирометры являются более простыми в исполнении, чем цветовые, а, следовательно, более дешевыми в производстве. Однако, поскольку у радиационной температуры отклонение от действительной температуры тела больше, чем у цветовой температуры, точность измерений становиться более низкой.
Цветовые пирометры хоть и сложнее в производстве, но, благодаря отличному методу измерения и меньшему отклонению от действительной температуры тела, являются наиболее точными измерительными устройствами.
Тепловизоры в своей работе весьма схожи с радиационными пирометрами. Их основное отличие заключается в том, что пирометр меряет температуру конкретной точки, а тепловизор показывает температурный градиент на поверхности тела.
Ввиду того, что все эти устройства работают на одном и том же физическом эффекте, у них есть общие источники погрешностей измерений. Поскольку во всех описанных измерительных устройствах используются фоточувствительные элементы, общим и наиболее критичным источником погрешности для них является чувствительность этого элемента к излучению, которая со временем падает.
