Лабораторное оборудование
На лабораторном стенде было представлено следующее оборудование:
1. Штатив для фиксации пирометра.
2. Пирометр «Термоскоп-200-НТ0-СР».
3. Подставка.
4. Образец с исследуемым материалом.
5. Электрическая печь.
6. Блок реле, подающий сигнал только с одной термпопары.
7. Преобразователь с конвертированием естественного выходного сигнала в унифицированный.
8. Логический контроллер, поддерживающий функцию скоростного счета, ПИД-регулирования и управляющий всей установкой в целом.
9. USB-апаптер.
10. Персональный компьютер, предназначенный для обработки результатов и непосредственного восприятия информации.
Стационарный пирометр «Термоскоп-200-НТ0-СР» предназначен для бесконтактного измерения температуры, имеет индивидуальную калибровку и пылевлагонепроницаемый корпус.
В таблице 1 представлена характеристика пирометра «Термоскоп-200-НТ0-СР».
Таблица 1. Характеристика пирометра «Термоскоп-200-НТ0-СР».
| Модель | Температурный диапазон, 
| Спектральный диапазон, мкм | Показатель визирования |
| НТ0 | -20…500 | 8…14 | 30:1 |
Также для эксперимента использовался тепловизор testo 875.
Тепловизор testo 875 – портативный и точный прибор для измерения температур поверхностей в различных областях промышленности, имеет прочный корпус и снабжен высококачественным широкоугольным объективом с ручной фокусировкой.
В таблице 2 представлена характеристика тепловизора testo 875.
Таблица 2. Характеристика тепловизора testo 875.
| Показатель | Значение |
| Поле зрения | 32х23 |
| Минимальное расстояние фокусировки | 0,1 м |
| Спектральный диапазон | 8…14 мкм |
| Температурный диапазон | -20…100 , 0…280
|
| Установка коэффициента излучения | 0,01…1,00 |
| Компенсация отраженной температуры | ручная |
| Точность показаний | 
|
Порядок выполнения лабораторной работы
Прежде чем начать непосредственно измерение температуры, мы определили диаметр пятна визирования путем нахождения расстояния, равному расстоянию L от штатива, на котором фиксируется пирометр, до плоскости расположения исследуемого объекта. Согласно рисунку 1, диаметр визирования при L=450 мм составляет 
14 мм.
Рисунок 1. Зависимость диаметра пятна визирования от расстояния от пирометра до объекта.
В качестве исследуемого объекта использовался материал цилиндрической формы из титана. Титан относится к группе легких металлов и имеет большое количество диапазонов степеней черноты.
1. Включили персональный компьютер и подключили к нему всю необходимую для эксперимента аппаратуру. Осуществили запуск соответствующего программного обеспечения.
2. Установили пирометр в заданное положение и прикрепили лазерный целеуказатель для нанесения на плоскости пятна визирования.
3. Нагрели материал до температуры, заданной преподавателем (~80 градусов).
4. Поместили материал в поле визирования.
5. При помощи задатчиков на торцевой стороне пирометра подбирали степень черноты таким образом, чтобы температура, измеряемая хромель-алюмелевой термопарой, была сопоставима с температурой, измеряемой пирометром.
Процедура осуществлялась в специальном программном обеспечении. Экспорт данных был осуществлен в Microsoft Excel. Результаты измерений приведены на рисунке 2.
Рисунок 2. Результаты сопоставления температур.
Статистика была получена на момент события 07.11.2019 в 11:16 при степени черноты на пирометре 
.
6. Затем при помощи тепловизора testo 875 с настроенной степенью черноты, равной единице, была измерена температура поверхности материала.
7. Загрузив изображение, сделанное тепловизором, в программу Testo IRSoft, при помощи настройки “многоугольник” мы получили гистограмму температурного поля исследуемого материала, выделив его область так, чтобы исключить площадь поверхности контакта титанового образца и изоленты, крепящей ТХА. Затем начали вручную подобирать степень черноты материала таким образом, чтобы средняя температура поверхности была сопоставима с измеренными температурами датчиков.
Результаты приведены на рисунке 3.
Рисунок 3. Результат ручного подбора степени черноты в Testo IRSoft.
Как видно, подобранная степень черноты несколько отличается от той, которая была установлена на пирометре (0,24 в программе и 0,21 на пирометре).
Вывод: в ходе лабораторной работы был проведен ряд экспериментов по бесконтактному определению температуры поверхности исследуемого материала. Очень важную часть имеет правильное определение диаметра визирование, т.к. если его определить неверно, пирометр будет измерять неправильную температуру (пятно визирования должно полностью помещаться на поверхность объекта). При этом необходимо провести тонкую настройку степени черноты на торцевой панели прибора с учетом того, какой именно материал исследуется.
Из результатов проведенного эксперимента видно, что степени черноты на пирометре и тепловизоре не совпадают. Это может говорить о том, что такой бесконтактный датчик, как пирометр, определяет температуру только в той области, которая соответствует площади пятна визирования, когда тепловизор способен распознать температурное поле по всей поверхности тела. Следовательно, можно утверждать, что более точный результат дает именно тепловизор.