Совершенствование методов и средств поверки и градуировки тепловизоров

Предложен метод поверки и градуировки тепловизоров на основе сравнения показаний температуры, полученных контактным методом с использованием хромель-алюмелевых термопар и методом тепловизионной съёмки. Для подтверждения достоверности предложенного метода изготовлена экспериментальная установка, основным элементом которой является излучающая поверхность в виде прямоугольной пластины размерами 330×200×4 мм. Пластина покрыта краской со степенью черноты не менее 0,96. Приведены результаты расчётов температурного поля излучающей поверхности пластины. Установлено, что при температурах излучающей поверхности пластины, близких к 50 °C, существенное влияние на её температурное поле оказывает теплообмен с окружающим воздухом. С целью уменьшения рассеивания тепловых потоков с излучающей поверхности пластины в окружающую среду применены нагреватели воздуха, прикреплённые к боковым торцам излучающей поверхности. Нагреватели изготовлены в виде пластин из сплава алюминия с магнием. Приведены рекомендации относительно выбора размеров пластин-нагревателей. Основные преимущества предложенного метода поверки и градуировки тепловизоров – обеспечение высокой изотермичности излучающей поверхности по высоте пластины, точность поддержания температуры на заданном уровне, сокращение времени выхода экспериментальной установки в стационарный режим.

1. Гоголинский К. В., Сильд Ю. А. Метрологическое обеспечение средств теплового неразрушающего контроля: измерительных тепловизоров и пирометров // В мире неразрушающего контроля. 2017. № 1 (20). С. 21–25.

2. Волков С. П., Никоненко В. А. Метрологическое обеспечение неконтактных средств измерения температуры // Контроль. Диагностика. 2007. № 8. С. 63–70.

3. Сильд Ю. А., Иванова М. А., Никоненко В. А. Разработка системы метрологического обеспечения измерительных тепловизионных приборов // Измерительная техника. 2004. № 4. С. 48–51.

4. Сильд Ю. А., Матвеев М. С., Походун А. И., Визулайнен Е. В. Исследование нового излучателя ВНИИМ для метрологического обеспечения радиационной термометрии // Приборы. 2008. № 10 (100). С. 46–52.

5. Шарганов К. А., Сильд Ю. А., Визулайнен Е. В. Метод воспроизведения, хранения и передачи единицы температуры неконтактным способом // Вестник Метролога. 2017. № 2. С. 19–22.

6. Grgić G., Pušnik I., International Journal of Thermophysics, 2011, vol. 32, no. 1–2, pp. 237–247. DOI:10.1007/s10765-011-0932-z

7. Vendt R., Jaanson P., et al., Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering, 2009, pp. 729902-5. DOI:10.1117/12.818423

8. Miklavec A., Puŝnik I., Batagelj V., Drnovŝek J., Measurement Science and Technology, 2013, vol. 24, no. 2, p. 025001. DOI:10.1088/0957-0233/24/2/025001

9. Hartmann J., Hollandt J., et al., Experimental methods in the physical sciences, 2009, vol. 42, no. C, pp. 241–295. DOI:10.1016/S1079-4042(09)04206-4

10. Lagüela S., Gonzalez H. et al., Infrared Physics & Technology, 2011, vol. 54, no. 2, pp. 92–99. DOI:10.1016/j.infrared.2011.01.002

11. Кораблев В. А., Минкин Д. А., Шарков А. В. Обеспечение изотермических условий на излучателе устройства для калибровки тепловизоров // Природные и техногенные риски (физико-математические и прикладные аспекты). 2014. № 3 (11). С. 42–50.

12. Кораблев В. А., Шарков А. В., Минкин Д. А. Методы выравнивания температурного поля вертикальной теплоотдающей пластины // Природные и техногенные риски (физико-математические и прикладные аспекты). 2016. № 2 (18). С. 42–46.

13. Кораблев В. А., Шарков А. В., Минкин Д. А. Метод формирования равномерного температурного поля охлаждаемой поверхности в условиях принудительного движения теплоносителя // Проблемы управления рисками в техносфере. 2015. № 4(36). С. 43–49.

14. Мошаров В. Е., Радченко В. Н, Сенюев И. В. Измерение тепловых потоков с помощью тепловизора // Материалы XXIX Научно-технической конференции по аэродинамике, Жуковский, 1–2 марта 2018. Жуковский: Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н. Е. Жуковского, 2018. С. 161.

15. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение: Пер. с фр. Н. В. Васильченко / Под ред. Л. Н. Курбатова. М.: Мир, 1988. 399 с.

16. Дульнев Г. Н., Тихонов С. В. Основы теории тепломассообмена, Санкт–Петербург: СПбГУ ИТМО, 2010. 93 с.

17. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи, М.: ИД «БАСТЕТ», 2010 г. 344 с.

18. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981. 416 с.

19. Мартыненко О. Г., Соковишин Ю. А. Свободноконвективный теплообмен на вертикальной поверхности. Граничные условия II рода. М.: Наука и техника, 1977, 216 с.

20. S chaub M., Kriegel M., Brandt. S., International Journal of Heat and Mass Transfer, 2019, vol. 136, pp. 1186–1198. DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.03.089