Отзыв на термометр Scythe Kama-Thermo (TMO2-WH), пирометр Mastech MS6530B

для раздела Блоги

[Учитывая нелюбовь большинства читателей к излишней "многословности", буду стараться писать предельно лаконично. Как говорится - "сухо" и "без воды".]
Введение.
Как правило, оверклокер всегда желает знать, насколько сильно греется та или иная "железка" внутри системного блока (или какой-либо компонент комплектующего) - и он предпочитает знать температуру в численном виде.
И, само собой, у него возникает желание эту "меру нагретости" контролировать.
Для этого обычно приобретаются различного рода термоизмерители. Часто бывает, что термоизмерители бывают совмещены с многоканальными реобасами (контроллерами вентиляторов). Или наоборот - реобасы оснащаются несколькими термоизмерителями.
Это дает пользователю возможность "убить двух зайцев":
- знание температуры того или иного "железа";
- и полный контроль этой температуры, поскольку осуществляется непосредственное управление оборотами вентиляторов.
А если реобас уже у вас есть (как в моем случае) стоит приобрести термоизмеритель отдельно, благо такие уже продаются.
Ныне, с развитием техники, возникла еще одна интересная возможность определения температуры - "моментальное" определение  температуры с помощью пирометров (они же - инфракрасные термометры).
И я решил проверить, насколько могут ошибаться типичные бытовые цифровые термоизмерители - цифровой термометр Scythe Kama-Thermo TM02-WH и ИК-термометр Mastech MS6530B.

 
1. Немного теории (чтобы освежить память)
 
Общеизвестно, что термометры бывают разные. Различают следующие виды:
- жидкостные;
- механические;
- электрические;
- оптические (в частности - инфракрасные).
Кратко рассмотрим их основные характеристики.
= Жидкостные основаны на зависимости расширения объема жидкостей от увеличения температуры. Типичный пример - популярные спиртовые и ртутные термометры-градусники.
= Механические основаны на зависимости расширения металла (или сплава металлов) в зависимости от роста температуры. Пример - известные нам оконные термометры - прямоугольные с сине-красной расцветкой.
= Электрические термометры - основаны на зависимости электрических характеристик различных проводников от температуры.
Это может быть измерение электрического сопротивления - они так и называются - термометры сопротивления - их отличает относительно малый диапазон и близость зависимости к линейной. Есть весьма высокоточные примеры на основе платины. Обычные (недорогие) варианты - на основе никели и меди.
Также это может быть измерение разности потенциалов термопары - они более точны, надежны, имеют широкий диапазон [в среднем - по сравнению с термометрами сопротивления], относительно дешевы. Зависимость от температуры - нелинейная.
Есть также термисторы - здесь уже применяются полупроводники. Измеряется сопротивление резистора от температуры - оно различно при разных температурах (потому и термистор). В среднем для них характерны большой температурный коэффициент сопротивления , простота, прочность, стабильность характеристик во времени. А также относительно малый диапазон измерения и нелинейная зависимость.
= Оптические термометры позволяют регистрировать температуру благодаря изменению уровня светимости, спектра и иных оптических параметров при изменении температуры. Например, инфракрасные термометры основаны на зависимости мощности теплового излучения от температуры. Его суть (если объяснять по-простому) в том, что в зависимости от температуры частота излучения твердого тела изменяется. Физика там очень сложна, так что сильно углубляться не стоит - нам для понимания подойдет вариант попроще - колебания молекул зависят от температуры - а колебания прямо влияют на длину излучения.
Данный вид термоизмерения отличает быстрота, дистанционность, возможность измерения температуры "по площади", высокая точность (хотя, надо признать - все зависит от вариаций).
Прямым представителем таких термометров является пирометр (он же - ИК-термометр).
(Кстати, известные всем термохимические краски, которые изменяют свой цвет в зависимости от степени нагрева, тоже можно считать видом оптических термометров. Это к слову.)
 
Пирометр - измеряет мощность теплового излучения твердых тел в инфракрасном и видимом диапазоне.
Нас интересует конкретный пример - бытовой переносной пирометр. Он имеет две главные характеристики, влияющие на точность измерения температуры - оптическое разрешение прибора и степень черноты измеряемого объекта.


  • Оптическое разрешение (он же - показатель визирования) - это число,  которое рассчитывается как отношение расстояния (от пирометра до объекта) к  диаметру круга поверхности, излучение с которого регистрируется пирометром. Если оптическое разрешение пирометра равно 12:1, это означает, что с расстояния 12 см пирометр "снимает" температуру с поверхности диаметром в 1 см. Именно поэтому почти у всех пирометров есть лазерный целеуказатель для более точного наведения на измеряемый объект, для более точного определения температуры конкретного места.




  • Cтепень черноты (он же - коэффициент излучения) - характеризует свойства поверхности объекта, температуру которого измеряет пирометр. Этот показатель определяется как отношение энергии, излучаемой данной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. То есть, чем выше коэффициент, тем выше излучающая способность объекта. Он может принимать значения от 0,1 до близких к 1. У абсолютно черного тела он принят равным 1.


Неправильный выбор коэффициента излучения - это основная причина погрешности для всех пирометрических методов измерения температуры. На коэффициент излучения сильно влияет окисленность поверхности металлов. Например, для окисленной стали коэффициент излучения составляет 0,85, а для полированной стали он равен 0,075. Большинство органических материалов и оксидированных металлических поверхностей имеют коэффициент черноты от 0,85 до 0,98. Блестящий металл или полированная поверхность обычно имеют низкий коэффициент черноты. К примеру, пирометр может показать, что температура полированной стальной трубы равна 15 градусам (здесь и далее все температуры указаны по Цельсию), а на самом деле там вполне может быть 60-80 градусов.
Некоторую дополнительную информацию по методам измерения температуры можно найти, например, здесь.
 
 
 
2. О тестируемых термоизмерителях
 
Для тестов я приобрел цифровой термоизмеритель Scythe Kama-Thermo TM02-WH за 300 р. в местном компьютерном магазине. Рассмотрим его подробнее:

 
Устройство поставляется в прозрачном пластиковом блистере. На оборотной стороне из понятных мне языков присутствует лишь английский:

 
Перевожу:
Размеры   :  47,8 х 28,3 х 16,7 мм
Материал :  Резина
Подсветка   :  Голубая (в случае использования питания от 4-пинового molex)
Питание (два варианта) :  Элемент питания типа LR44 или 4-пиновый molex
Пределы измерения   :  от "минус 20" до "плюс 90" градусов по Цельсию
Точность измерения :  плюс/минус 1 градус
Мера градуса :  по Цельсию
Частота измерения :  каждые 2 секунды
Длина кабеля сенсора :  58 см

В коробке находятся следующие вещи:
- бумажная коробочка;
- кабель питания от molex;
- термоизмеритель с хвостом-датчиком.
По фотке видно, что питание идет по 2-жильному проводу: красный и черный (т.е. от 5 В).

Рассмотрим поближе конец провода. Как видно, две жилы соединяются в одной точке. Признаться, моих знаний не хватает, чтобы определить термопара это или термометр сопротивления. Но это не суть важно - мне главное - чтобы измеряла.

Как видно на фотке, под батарейкой имеется защитная пленка. Для ее удаления необходим открыть с помощью отвертки крышку, вынуть батарейку-таблетку стандарта LR44 (1,5 В) и, собственно, выдернуть пленку.
Во включенном виде термоизмеритель выглядит так:


 
 
Для проверки показаний, полученных с вышеуказанного Scythe Kama Thermo, я также приобрел пирометр ИК-термометр Mastech MS6530B. Оказалось, что в моем городе таких девайсов совсем мало (почти что нет) - прогулявшись по десятку магазинов электротехнической продукции, я еле нашел последний оставшийся пирометр в крупном магазине электротоваров. Стоит ~2500 р.
Посмотрим и на нее:

По внешнему виду - стандартная коробочка. Внутри нее имеем:
- инфракрасный термометр по форме "пистолет";
- мануал;
- чехол для переноски и защиты от пыли/грязи.

Надо отметить, что пистолет имеет возможность крепления на штатив.Фото "пистолета" с трех сторон:


Имеются кнопки управления:
- включения зеленой подсветки (для использования в темноте);
- включения лазерного целеуказания;
- изменения шкалы измерения [Цельсий/Фаренгейт];
- режима показа дополнительных показаний температуры (min/max/avg/дельты).

Оптическое разрешение пирометра равно 12:1. Это значит, что температуру "железки" шириной 1 см мы можем измерять максимум с 12 см. Если же измерим с 24 см, то мы измерим температуру круга диаметром 2 см. А железка диаметром всего в 1 см. Значит, информация будет неточной (поскольку будет измеряться температура пространства около "железки") - это надо учитывать при замерах.
Данный инфракрасный термометр откалиброван для фиксированного коэффициента излучения равного 0,95.
Поэтому при измерениях я буду постоянно использовать одну и ту же клейкую черную пластиковую изоленту, у которой коэффициент излучения равен 0,95. Коэффициенты излучения (степень черноты) наиболее популярных известных материалов можно найти, здесь, например.
Также эта клейкая изолента будет нужна мне для крепления датчика Scythe Kama-Thermo TM02-WH к "измеряемым" предметам. Вот таким образом:

 
 
 
3. Практика
 
Очевидно, что показания вышеуказанных термоизмерителей будут неодинаковы немного отличаться, поскольку в их основе лежат изначально разные принципы измерения.
Например, я измерил температуру воды со льдом:

Или температура воды, специально нагретой до уровня "человеческого" - 36,8 градусов (по показаниям японского медицинского термометра):

Думаю, сомневаться в точности медицинского термометра не стоит - они проходят отдельные проверки в институтах МЗ РФ, подтвержденные соответствующими сертификатами соответствия.
На закономерный вопрос - почему данные пирометра столь сильно "ненормальные", отвечу - коэффициенты излучения воды, льда и черной пластиковой изоленты отличаются. Именно по этой причине я все измерения с пирометром осуществляю при помощи одной и той же черной клейкой изоленты. То есть фактически я буду измерять не температуру самого чайника, а температуру черной клейкой изоленты. Это очень важно для понимания работы пирометра, точности и постоянности/повторяемости показаний пирометра. [И уже всегда я буду измерять температуру этой же черной клейкой изоленты. В последующих тестах я снова буду "лепить" эту изоленту на различные радиаторы - алюминиевые, медные, никелированные, стальные и т.д. Затем измерять температуру этой изоленты. Именно таким образом решается проблема постоянства коэффициента излучения различных материалов.]
Я решил сравнить показания этих двух термоизмерителей при условиях изменения температуры [измеряемого] предмета во времени. Наиболее удобным/подходящим для измерения предметом для тестов оказался обычный металлический кухонный чайник.
На чайник я прилепил под изолентой термодатчик Scythe Kama Thermo:

Закрепил пирометр MS6530B на штативе, направил на область чайника, покрытую черной изолентой. Расстояние от поверхности чайника до "пистолета" около 3 см.
Закрепил двусторонним скотчем Scythe Kama Thermo на газовой плите - для удобства наблюдения.
Включил видеокамеру на запись и включил огонь. Для закипания воды в чайнике потребовалось ~15 минут.
[Добавлено 19-02-2013. Надо отметить, что мой город стоит на равнине, на высоте 100 м над уровнем моря. Поэтому температуру кипения воды можно принять равной 100 градусам. Но я не поленился и по ссылке http://planetcalc.com/275/ нашел, что вода будет у меня кипеть при 99,7 градусах.]

Просматривая видеозапись, я составил таблицу и график зависимости показаний обоих термоизмерителей от времени. Промежуток между показаниями - 10 секунд.
 
Таблица измерений (кликабельно):

 
График, составленный по таблице свыше (кликабельно):

 
 
Обсуждение результатов:
1. По графику видно, что показания пирометра очень близки к линейной - это говорит о том, что бытовой ИК-термометр Mastech MS6530B  - довольно точный инструмент и им можно пользоваться для измерения температур в промежутке от 20 до 100 градусов с приблизительной точностью (плюс/минус) 2 градуса.
2. То, что пирометр показал 98 градусов при температуре чайника в 100 градусов (когда вода кипит) можно объяснить тем, коэффициент излучения используемой мною черной клейкой изоленты не равен 0,95, на который откалиброван данный пирометр. Либо тем, что изолента находится с внешней стороны чайника и успевает немного, но охлаждаться конвекцией.
3. Из нелинейных и "скачкообразных"показаний цифрового термометра Scythe Kama-Thermo TM02-WH, из того, что по показаниям вода "кипит" при температуре 87,6 градусов, следует одно - что использовать ее следует только в оговоренных производителем температурных пределах - от [-20] до [+90] с учетом точности не (+/-) 1 градус, а все (+/-) 2-3 градуса.
Это можно объяснить тем, что в его производстве использовались "дешевые"  материалы, что повлияло и на конечную стоимость (согласитесь 300 р. - это не 2500 р.), и на его точность.
 
Выводы:
1. Обычные бытовые пирометры можно и нужно использовать при измерениях температур - они обеспечивают приемлемую точность при использовании одной и той же черной клейкой изоленты, в качестве "выравнивателя" коэффициента излучения.
2. Обычные недорогие цифровые термоизмерители наподобие Scythe Kama-Thermo TM02 можно считать "отвечающими своей цене". Они могут быть использованы в измерениях, когда необходима точность уровня "лучше чем палец" в оговоренных производителем температурных промежутках.
 
П.С. Данная заметка является вводной для следующей заметки - "Необходимость хороших радиаторов на цепях питания материнских плат, чипсете, модулях оперативной памяти - в условиях разгона и без оного".
П.П.С. Аргументированная критика, замеченные ошибки, пожелания:
http://forums.overclockers.ru/viewtopic.php?f=25&t=442542
 
История изменений:
17-02-2013 - исправлены мелкие смысловые и грамматические/пунктуационные ошибки.
20-02-2013 - добавлена инфа по давлению воздуха в моем городе.
Telegram-канал @overclockers_news - это удобный способ следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Оценитe материал
рейтинг: 1.0 из 5
голосов: 10

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают