5.7. Пирометры

Пирометры - приборы, позволяющие оценить температуру на­гретого пространства путем измерения его теплового излучения. Визуальное наблюдение теплового излучения закрытого раска­ленного пространства позволяет при некотором опыте прибли­женно установить температуру, например, муфельной печи (см. Разд. 6.6) через отверстие в дверце или тигельной печи через отверстие в крышке. В табл. 14 приведены цвета раскаленного тела, находящегося в замкнутом пространстве, и его температу­ры.

Пирометры условно делят на пирометры суммарного излученияя, пирометры сравнения и фотоэлектронные пирометры.

В химических лабораториях пирометры применяют редко. Их больше используют в металлургии и строительной индустрии для контроля за тепловым режимом мартеновских печей, печей пообжигу известняка и других материалов. Однако для контроля температуры в специальных печах (см. разд. 6.7 - 6.9) пиро­метры могут заменять дефицитные и дорогостоящие высокотем­пературные термопары.

Табл.14 Температура и цвет раскаленного тела, находящегося в печи с небольшиит отверстиями

Температура. 0 С	Цвет раскаленного тела	Температура, 0 С	Цвет раскаленного тела
550	Темно-красный	1100	Темно-оранжевый
700	Красный	1200	Желтый
800	Темно-вишневый	1300	Белый
900	Вишневый	1400	Ярко-белый
1000	Светло-вишневый	1500	Ослепительно белый

Пирометры для измерения суммарного теплового излучения позволяют оценить температуру теплового, излучения в пределах от 500 до 2000 °С. Принципиальная схема таких пирометров приведена на рис. 100. Тепловое излучение hv фокусируется линзой 1 через диафрагму 2 на термочувствительный элемент 4, которым может быть платиновая пластинка, покрытая платино­вой чернью (см. разд. 1.4 - 1.5). К пластинке припаяны или приварены термопары, образующие термобатарею. Выбор тер­мопар зависит от диапазона измеряемых температур. Пластинка с термобатареей находится в вакуумной лампе, изготовленной из стекла, пропускающего тепловое инфракрасное, излучение. Лампа помещена в медный кожух 3, который внутри почернен и имеет только окна для прохода теплового излучения и наблюде­ния за правильной фокусировкой пирометра. Такой кожух вы­полняет функцию абсолютно черного тела. Батарея термопар соединена с встроенным в прибор милливольтметром 5. При фокусировке отверстие раскаленного пространства должно быть видно через окуляр 8-9 (после линз 6 и 7) пирометра и закры­вать все поле зрения 11; при этом наблюдению не должны ме­шать языки пламени или дым. Излучение собирают на термо­батарею либо линзой 1, либо вогнутым зеркалом.

Для тепловых излучателей открытого типа, не являющихся абсолютно черными телами, в показания пирометра вносят раз­личные поправки, иногда составляющие сотни градусов. Поэто­му таким пирометром нельзя измерять температуру, например, расплава в открытой платиновой чашке или стенку фарфорового тигля в муфельной печи с открытой дверцей.

Пирометры теплового излучения, выпускаемые фирмой Sters A.G. (Карлсруэ), у которых приемником излучения являют^ термобатареи, получили фирменное название ардометров. Если же приемником излучения служат кремниевые фотоэлементы то фирменное их название - ардофоты.

Рис. 100. Внутреннее устройство пирометра теплового излучения

Рис. 101. Внутреннее устройство пирометра оптического сравнения

Приемником излучения могут служить и термисторы, и раз­личные пироэлектрические устройства.

Пирометры оптического сравнения - пирометры, в которых яркость излучения накаленного пространства сравнивают с яр­костью накала вольфрамовой нити в специальной лампе 3 (рис. 101). В таком пирометре при измерении температуры повышают накал нити лампы при помощи реостата 7, связанного с гальва­нометром 6 до тех пор, пока нить, хорошо заметная на фоне раскаленного пространства, не сольется с фоном и не исчезнет из поля зрения нашего глаза 10. При равенстве температур из­лучения раскаленного пространства и вольфрамовой нити по­следняя перестает быть видимой. Сравнению двух температур помогает выдвижной окуляр 9 и линзы 5 и 8. При температуре выше 1500 °С излучение, идущее от объекта измерения, ослаб­ляют, пропуская его через светофильтр 2 из серого стекла, перед которым расположена линза 1.

Точность измерения температуры таким пирометром состав­ляет ±10 °С при 1400-2000 °С и ±15 °С при измерении темпера­тур от 2000 до 6000 °С. Пирометр может иметь от двух до пяти

диапазонов.

Фотоэлектронные пирометры в качестве приемника теплового излучения имеют фотоэлементы или фотосопротивления. Точ­ность измеряемой ими температуры ±1 °С в интервале от 300 до 1500 ⁰С. Действие фотоэлектронного пирометра может быть основано как на прямом измерении инфракрасного излучения, так и на сравнении интенсивностей этого излучения и излуче­ния эталонной лампы накаливания.