Для удаленного экспресс контроля температуры поверхностей, объектов, традиционно используются бесконтактные измерительные приборы, среди которых наибольшее распространение получили тепловизоры и инфракрасные пирометры.

Несмотря на общие черты и прежде всего сходный метод дистанционного измерения температуры, для выбора средства термодиагностики, необходимо четко разграничивать сферу применения, чтобы с одной стороны получить желаемую функциональность, с другой стороны не переплатить за возможности, которые не будут востребованы.

Что выбрать - тепловизор или инфракрасный пирометр ?

профессиональный тепловизор satir для энергоаудита и промышленностидля точного измерения температуры на расстоянии купить пирометр fluke

В чем принципиальные отличия ? Для начала определим варианты, в каких случаях необходим именно бесконтактный способ, а не измерение, например при помощи термометра с термопарой.

  1. Техническая невозможность приблизиться:
    • препятствия: на пути к объекту исследования расположено промышленное оборудование, мебель;
    • расстояние: высота, глубина
  2. Опасность для людей:
    • повышенная температура;
    • высокое электрическое напряжение;
    • вращающиеся с большой угловой скоростью детали станочного оборудования, например шлифовальные круги, шпиндели токарных станков, редукторы, зубчатые передачи.
  3. Современный тренд, связанный со вступлением в силу Закона Украины “Об энергетической эффективности зданий”, где без тепловизоров провести качественную диагностику не представляется возможным, а следовательно нельзя дать указания ремонтным бригадам для устранения например мест утечек тепла.

На последнем примере и объясним принципиальную разницу между пирометрами и тепловизорами прежде всего в количестве предоставляемой для пользователя информации.
А позже рассмотрим другие общие черты и отличия.

для сокращения потерь тепла необходимы мероприятия по энергоаудиту

Подойти и попробовать насколько холодные стены в квартире, можно, просто прикоснувшись ладонью. Субъективные ощущения дадут достаточно грубую картину. О точности до градуса Цельсия речь не идет. В лучшем случае мы получим оценочные суждения: “тепло”, “холодно”. Эмоциональные граждане, уставшие жить в холодине, считают что этого достаточно для жалобы на коммунальные негаразды, но для сертифицированных компаний единственным критерием для разработки плана проведения работ по утеплению являются данные измерительных приборов.

И не всегда возможно определить микросквозняк из-под оконной рамы. А чем ниже температура за окном, тем больше утекает наружу драгоценного тепла из помещения.

При низкой скорости сквозняка, даже чувствительная крыльчатка анемометра не будет вращаться и определить место утечки поможет только измерительная техника по обнаружению тепловых потерь.
Можно конечно поднести горящую спичку или зажигалку, чтобы сделать вывод по отклонению пламени, но это все таки методы XX-го или даже XIX-го века.

А когда сквозит на высоте 2-х метров ? Если ставить лестницу и добираться вверх в поисках мест теплопотерь, то можно и свалиться и тогда цена лечения от травм может выйти дороже, чем покупка недорогого тепловизора.

профессиональный тепловизор testo на производстве
И опять же возникает вопрос – что для для этих целей выбрать: пирометр или тепловизор, портативные варианты которых часто носят специализированную приставку “для энергоаудита”, “для строительства”, в отличие от высокотемпературной промышленной, стационарной аппаратуры.

Начнем с инфракрасного термометра, который был изобретен еще в прошлом столетии, поскольку к тому времени уже была изучена природа ИК излучения.

Другой вопрос, что технологический уровень в виде высококачественной оптики и цифровой обработки информации подрос несколько позже.

Итак, способны ли пирометры дать нам четкий ответ на вопрос, где существует проблема с теплопотерями ?

В общем случае нет.
ИК термометр может помочь, только если на плоскости наблюдается равномерное распределение температур.
Тогда одно нажатие на курок и на дисплее получаем цифру. Только одну ! Как из этого единичного результата понять, где холоднее или теплее ? Где щель в стене, невидимая невооруженным взглядом ? Или наоборот самая горячая зона.

Сравните с картинкой, которую предоставит тепловизор, если ему дать "похозяйничать" например на кухне. Это совсем другие дело ! Причем этому контрольно измерительному прибору, без разницы, включен ли свет, ведь его стихия - инфракрасная составляющая спектра.

как на дисплее тепловизора отображается кухонная плита

Или другой пример. Возьмем главный "подручный" инструмент радиолюбителя - электрический паяльник. И посмотрим как паяльный инструмент выглядит в оптическом и ИК диапазоне в нагретом состоянии. Как говорится, явно видно, что имеем две большие разницы. Ведь температура у них одинакова. И на первом и на втором изображении. Но отличие пирометра в том, что он покажет одну цифру, а вот если обратиться ко второму фото, явственно наблюдаются температурные градации от раскаленного жала паяльника, которое кстати не мешало бы почистить специальной губкой или купить новое, до постепенного снижения температуры ближе к рукоятке паяльника, что и покажет тепловизор. Образно говоря, инфракрасная камера "раскрывает нам глаза".  

горячий паяльник в видимом спектре
раскаленный паяльник в инфракрасном спектре покажет тепловизор

Только второе фото дает нам четко понять, что руки нужно держать подальше, чтобы не получить ожог. Конечно иногда по косвенным признакам, можно понять, что паяльник горячий. Например, если от жала вьется тонкий дымок от расплавленной сосновой канифоли или запах перегретых металлических элементов стоит в комнате. 

Есть и другие варианты - измерить температуру цифровым мультиметром с подключаемой термопарой. 

Чтобы объяснить, разницу между тепловизором и пирометром и в каком случае какой из измерительных приборов для температуры выбрать, рассмотрим такие понятия как дискретность и непрерывность информации. 

Сравним азбуку Морзе и телефонный разговор. В обоих случаях передача производится при помощи электрических сигналов и мы получаем информацию. Но в первом отсутствуют эмоции, полутона в голосе, чувства, настроение. Кто стучит телеграфным ключом - мужчина или женщина, какого возраста, идентифицировать невозможно. Слишком скудный поток информации. А вот по телефону на нас обрушивается просто лавина данных.

На этом примере, в первом приближении и можно понять как отличаются тепловизоры и пирометры.

Как мы отметили, бесконтактный термометр выдает только одну цифру – среднее значение температуры на выбранной площади в пределах пятна визирования, тепловой поток с которого собирает входная оптика.

Входная оптика пирометра принимает инфракрасный поток от объектов 

Только одно значение, даже если температура в поле зрения ИК термометра распределена не равномерно. Это дискретный результат. Каждое последующее измерение выдает опять же только одну величину.

То есть массив данных данных о распределении температур на площади мы можем получить, но придется неоднократно перемещать прибор и каждый раз нажимать на курок, что не является лучшим решением:

И хотя можно купить пирометр со встроенной памятью, все равно это очень усеченный вариант, неудобный и например для целей энергоаудита, лучше выбрать тепловизор, как инструмент на порядок более удобный, что мы покажем сейчас на конкретном примере и цифрах, и за это стоит доплатить, хотя признаем, что цена конечно на порядок выше, тем более на Flir, Fluke.

Только тепловизорные устройства с инфракрасными камерами способны предоставить градации цвета и температурные полутона. Причем одномоментно. Взгляд охватывает всю картинку на дисплее после единственного нажатия на курок.

Пример.

портативный тепловизор сразу обнаружит где теряется тепло в квартире
Имеется квартира, в которой стоит задача обнаружить зоны утечек тепла – произвести поиск холодных мест на наружной стене, входящей на улицу.
За десятки лет эксплуатации, особенно если не проводился ремонт, что не редкость для обветшалого жилищного фонда, дом произвел осадку и появились трещины.
Даже если не они не сквозные, например когда только с наружной стороны в двух местах отвались куски кирпича или бетона, холод обязательно “проберется” и будет охлаждать стену уже с внутренней стороны.

Жить в таких условиях конечно не комфортно и обследование тепловизором просто необходимо. Или все-таки пирометром ? Аргументируем наш выбор.

Берем инфракрасный термометр в среднем ценовом диапазоне с показателем оптического 12:1.
Эта простая пропорция позволяет нам вычислить, что если удалиться на 12 метров, то в объектив попадет невидимый ИК тепловой поток с условного диаметра в 1 метр.

Для бесконтактных термометров круг диаметром 1 метр представляет собой один объект с неизменными свойствами, но с точки зрения разницы температур это не так.

объяснение на примере отличия пирометра и инфракрасной камеры тепловизоров

В одном месте температура упала до 14 °С, в другом до 16 °С, но даже самый продвинутый с поверкой, ИК пирометр покажет усредненную величину, где-то в районе 15 °С. А значит никакие потери тепла мы не обнаружим. Максимум это понять, что одна стена холоднее, чем другие.

Причина в том, что инфракрасное излучение фокусируется на единственной оптической линзе, попадает опять же на 1 термопреобразователь, преобразуется в электрический сигнал и отображается на цифровом дисплее.

Как мы говорили выше, можно подойти поближе, чтобы каждая прохладная зона попала в зону “зрения” пирометра по отдельности, но тогда увеличиваются трудозатраты. Нужно делать не один замер, а несколько, перемещая измерительный прибор вверх и вниз, налево и направо.
И получим приблизительно такой набор данных.

цифровой набор температур при измерениях пирометром

Это уже лучше, но практическая польза от этого близка к нулю. Не понятно, на каком расстоянии друг от друга расположены теплые им холодные участки. Понадобится привязывать их к расстояниям от края стены, что кране неудобно, придется брать себе помощника, рулетку.

Не говоря уже о том, что всю информацию нужно переносить на бумажный носитель.
В общем не годится.

Кроме того, не стоит забывать, что наши органы чувств не дискретные, а аналоговые по своей сути.
Слух различает музыкальные октавы, а зрение позволяет нам получать эстетическое наслаждение от игры красок окружающего мира.
С пирометром ситуация ясна, а что дает нам инфракрасный тепловизор ?

Наши глаза воспринимают только свет в оптическом диапазоне. Инфракрасное излучение мы не видим. Как ушами не слышим и ультразвук.
Инфракрасные камеры выступают своеобразными посредниками, давая возможность переместиться по широкой шкале электромагнитных сигналов.

Тепловизоры позволяют видеть невидимое, расширяя наши зрительные возможности.

Тепловизионные камеры обладают на порядок большей функциональностью, что в свою очередь следует из возможности видеть всю картинку в целом.

Но важно и то, что ИК-тепловизоры одновременно выступают и как дистанционные измерители температуры. 2в1. То есть на дисплее мы увидим и привычный нам по пирометрам, цифровой итог и красочное изображение.

если к разным аккумуляторам для зарядки подключить лабораторный блок питание, тепловизор покажет какая АКБ больше нагревается

Пример. Если взять 2 аккумулятора с одинаковой емкостью в мА/ч, но от разных производителей и подключить к зарядному устройству, в качестве которого выступает лабораторный блок питания, то инфракрасная камера покажет, что у источников питания разный нагрев, что обусловлено различным внутренним сопротивлением. 

Кроме визуальной картинки, мы получаем и цифровое значение. Не правда ли, удобно ?

Но тогда возникает вопрос – а может достаточно выбрать тепловизор, тем более, что мы выяснили – этот прибор выполняет и функции пирометра ?

Это не всегда так. По 3-м причинам.

  1. Большинство тепловизорных камер относятся к низкотемпературной серии. Верхний предел ограничен как правило показателем 300°С. Это обусловлено сферой применения в области невысоких температур: электротехника, энергоаудит, ЖКХ, заводы и фабрики (за исключением металлургии). Не говоря уже о том, что опять же только диапазон низких температур присутствует и в таких специфических областях применения ИК-камер: охота, военное дело, криминалистика. А вот ИК термометры, могут быть рассчитаны на 1000, 2000 и более °С. Для них 300°С – это легкая задача, с которой справятся даже самые бюджетные бесконтактные измерители температуры.
  2. Цена на тепловизоры может превышает соответствующий показатель пирометров в 10-20 и более раз.
  3. Излишняя функциональность. Если нужно измерить температуру металлической заготовки, как раз достаточного одного-единственного значения температуры и переплачивать не имеет никакого смысла.

Соответственно для принятия решения – что выбрать: пирометр или инфракрасный тепловизор, необходимо задаться вопросами:

Если на все вопросы ответ НЕТ, вполне можно обойтись ИК термометром.