Радиационные и оптические пирометры.

К пирометрическим методам измерения температуры относятся пирометры полного излучения (радиационные пирометры), пирометры частичного излучения (оптические пирометры).

Принцип действия радиационных пирометров основан на том, что по закону Стефана-Больцмана интегральная мощность излучения абсолютно черного тела (АЧТ) зависит от температуры: . Пирометр, отградуированный по излучению АЧТ, покажет в реальности радиационную температуру , где - коэффициент теплового излучения.

Рассмотрим схему радиационного пирометра.

Пределы измерения такого пирометра (400  3000)С. Излучение объекта воспринимается пирометром, фокусируется и попадает на термопару, находящуюся в фокусе линзы. Возникающая термоЭДС пропорциональна температуре, при которой находится термопара. Эта термоЭДС измеряется любым милливольтметром. Задачей оператора является наведение объектива пирометра на объект.

В яркостных пирометрах используется зависимость мощности излучения от температуры в ограниченном диапазоне длин волн излучения.

Рассмотрим принцип действия яркостного пирометра:

В фокусе линзы находится образцовая нить, которая нагревается от источника тока, проходящего через регулировочное сопротивление . Оператор регулирует этим сопротивлением ток до тех пор, пока нить не окажется неразличимой на фоне изображения излучающего тела. Этот ток измеряется и по его величине судят о температуре объекта с учетом его материала и качества поверхности. Пределы измерения таких пирометров от 300С до 6000С.

Недостатком всех бесконтактных пирометров является сильная зависимость результатов измерений от коэффициента теплового излучения объекта, значение которого известно с ограниченной точностью. Достоинство бесконтактных пирометров - отсутствие непосредственного взаимодействия с объектом, вследствие чего тепловое поле объекта при измерении температуры не искажается.

Термоанемометры

Термоанемометры служат для измерения скорости и объемного расхода негорючих газов и жидкостей. Метод основан на сносе тепла от нагретого предмета (терморезистора) движущимся потоком. Уравнение теплового баланса терморезистора, находящегося в движущейся среде, имеет вид ,

где I - сила тока через терморезистор, R - его сопротивление, S - площадь поверхности терморезистора, и - температура терморезистора и температура среды соответственно,  - коэффициент теплоотдачи, зависящий от формы терморезистора, от вязкости, скорости и теплопроводности среды.

Терморезистор устанавливается в держатель и включается в мост. Терморезистор нагревается проходящим через него током, а мост при этом уравновешивается при неподвижной среде. При движении среды терморезистор охлаждается, в измерительной диагонали моста появляется напряжение. Для коррекции зависимости сопротивления терморезистора от температуры движущейся среды из потока отделяют некоторую неподвижную его часть и помещают туда аналогичный терморезистор, включая его в противоположное плечо моста.

Диапазон измеряемых скоростей от 0.01 м/с до 500 м/с. Частотный диапазон термоанемометров от 0 Гц до 500 Гц. Основной причиной погрешности термоанемометров является зависимость сопротивления от теплофизических параметров среды.

39