ПИРОМЕТРИЯ. Теория. Разновид-сти пирометров. Оптич-е пирометры. Цветовые и радиац-е пирометры.

Все физ-е тела, t-ра кото­рых превышает абсол-й 0, испускают тепловые лучи. СИ-ния, опред-щие t-ру тел по их теп­ловому излуч-ю, наз-т пирометрами излуч-я. Тепл-е излуч-е п/с ЭМ-ное из­луч-е, испускаемое в-вом за счет его внутр-й энергии. Ввиду того что интенс-сть тепл-го излуч-я резко убы­вает с ум-нием t-ры тел, пирометры исп-ся в основном для измер-я t-ры от 300 до 6000 °С и выше. Для измер-я t-р выше 3000 °С методы пирометрии яв­л-ся практически единств-ми, т.к. они бесконтактны, т. е. не требуют непоср-го контакта датчика прибора с объектом измерения.

Пр-п действия оптич-х пирометров основан на сравн-и спектр-й яркости тела со спектр-й яркостью градуирован­ного ист-ка излуч-я. ЧЭ, опред-щий совпадение спектр-х яркостей, - глаз человека. Пирометр с исчезающей нитью. Объектив 1 прибора напр-ся на объект измер-я ОИ так, чтобы набл-ль на его фоне увидел в окуляре 7 нить оптиче­ской лампы 4.

Сравн-е спектр-х яркостей ОИ и нити лампы 4 осущ-ся при λ=0,65 мкм, для чего перед окуляром уст-н красный светофильтр 6. (позволяет снизить нижний предел измерения пирометра).

Наблюдая за изображ-м нити лампы на фоне ОИ., с пом-ю реостата R_б изменяют I, идущего от батареи Б к нити ламп, пока яркость нити не станет равной видимой яркости объекта измер-я. По шкале миллиамперметра, отградуир-го в знач-х яркостной t-ры нити лампы T_я⁰, опр-т яркостную t-ру объекта T_я⁰. По измер-й яркостной t-ре рассчи­тывают истинную температуру объекта.

Яркостная t-ра Тя реал-го тела – такая t-ра абсолютно черного тела, при кот-й его спектр-я яркость равна спектр-й яркости реал-го тела Вl при его действительной температуре Т.

Цветовые пирометры предн-ны для опр-ния цв-й t-ры путем измер-я отнош-я спектр-х энергетич-х яркостей, соотв-щих двум длинам волн.

В двухкан-х пирометрах измерит-е сигналы, соотв-щие каждой длине волны излуч-я, перед-я одновр-но по 2м незав-м каналам, и из соотн-я в-н данных сигналов опр-ся мгнов-я цв-я t-ра объекта.

В пирометрах с однокан-й схемой измер-я 2 разл-х моно-хрометрич-х потока с пом-ю оптич-о коммута­тора поочередно подаются на один фотоэлектрический приемник.

Двухкан-е пирометры исп-ся в основном в лабор-ой практике, когда требуется измерять температуру с большой скоростью.

Однокан-е пирометры нашли широкое прим-ие благо­даря бол-й стаб-сти их работы.

Цветовой t-рой Т_ц ре­ал-го тела, имеющего истинную t-ру Т, наз-ся такая t-ра черного тела, при кот-й отнош-е его спектраль­ных энергетич-х яркостей / при длинах волн l₁ и l₂ равно отнош-ю спектр-х энергетич-х яркостей ре­ального тела / при тех же длинах волн.

Радиац-е пирометры — это приборы, восприн-щие излуч-е от объекта во всем спект­р-ом диап-не. Приемники излуч-я имеют ог­ранич-й раб-й диап-н длин волн и поэтому в пирометре исп-ся не полный спектр излуч-я, а лишь опред-я полоса спектра. Исп-ся не менее 90% излуч-я от ОИ. Диап-н измер-я 50—2000°С и вы­ше.

Измерение t-ры основано на улавливании теплового излучения и концентрир-и его на термоЧЭ-енте с пом-ю собират-й линзы (рефракт-е приборы) или вогнутых зеркал (рефлект-е при­боры).

Излучение от объекта 1 концентрируется линзой 2 объектива через диафрагму 3 на раб-х концах термо-батареи 4, собранной из ряда пос-но соед-ных термоэл-х преобразователей.

Фокусировка телескопа пирометра на объект измере­ния производится окуляром 7. В качестве вторичного прибора исп-т милливольтметр или потенциометр, шкалы кот-х градуир-ся в знач-х радиац-й t-ры.

где E _l* — спектр-я энергетич-я светимость — поток испус­каемого излучения с единицы поверхности при температу­ре T в единичном интервале длин волн (от l до l+ D l), Вт/м³;

Е* — интегр-я излучательность — полная энергия излу­ч-я единицы поверхности тела при температуре Т в единицу времени для всех длин волн от l=0 до l = , Вт/м².

где — спектральная энергетическая яркость, представляю­щая собой спектральную энергетическую светимость, отнесенную к единице телесного угла , Вт/(ср-м³).