Измерение радиационной температуры
Радиационной температурой называется такая температура а.ч.т., при которой полная интегральные энергетические яркости а.ч. и реального тел при температуре Т равны.
Принцип действия основан на использовании закона Стефана-Больцмана Е0Т=Т4.
Пирометры, которые измеряют ТР называются радиационными пирометрами или пирометрами полного излучения.
По принципу действия радиационные пирометры делятся на:
- рефракторные, в которых фокусирующим устройством служит линза;(преломление)
- рефлекторные, в которых фокусирующим устройством служит зеркало.(отражение)
В комплект приборов для измерения радиационной температуры входят пирометрический преобразователь, защитная арматура и показывающий регистрирующий прибор. Одним из наиболее важных узлов пирометров полного излучения является оптическая система.
|
1 – линза объектива; 2 – диафрагма; 3 – приёмник излучения; 4 – окуляр; 5 – фильтр. Пирометр состоит из первичного преобразователя (телескопа) с рефракторной оптической системой и измерительного прибора ИП (милливольтметра или оптического потенциометра). Изображение объекта, температура которого измеряется, создаётся в телескопе с помощью линзы объектива 1 в плоскости лежащей за диафрагмой 2. В этой плоскости расположена термобатарея 3, являющаяся приёмником лучистой энергии, а вместе с тем и |
преобразователем её в термо-э.д.с. Лучи, выходящие из различных точек поверхности объекта и попадающие в линзу объектива, концентрируются на рабочей поверхности термобатареи, ограниченной отверстием диафрагмы 2. Термо-э.д.с. термобатареи, устанавливающаяся в результате воздействия на неё потока лучистой энергии и теплообмена с окружающими деталями, измеряется прибором ИП.
Оптическая система характеризуется показателем визирования:
- показатель визирования;
D – диаметр на объекте измерения, изображение которого полностью перекрывает приёмник излучения;
L – расстояние между объектом и пирометром излучения.
Измерение цветовой температуры
Цветовой температурой реального тела TЦ называется такая температура чёрного тела, при которой отношение энергетических яркостей его при двух эффективных длинах волн 1 и 2 равно отношению энергетических яркостей реального тела, обладающего температурой Т, при тех же длинах волн.
Для тел, у которых
спектральный коэффициент излучения
убывает с ростом длины волны (
<
)
(большинство металлов), цветовая
температура больше действительной. Для
тел, которых спектральный коэффициент
излучения возрастает с ростом длины
волны (
>
)
(многие неметаллические тела), цветовая
температура меньше действительной.
Пирометры спектрального отношения выполняется по двухканальной и одноканальной схеме. Одноканальный принцип измерения повышает стабильность характеристик пирометров при снижении требований к постоянству характеристик элементов схемы. Поэтому созданные за последние годы пирометры спектрального отношения в большинстве случаев выполнены по одноканальной схеме.
|
1 – объект измерения; 2 – объектив; 3 – фильтр; 4 – обтюратор; 5 – фотоэлемент; 6 – усилитель; 7 – реверсивный двигатель. |
В пирометрах спектрального отношения вводится модуляция светового потока. Световой поток от объекта измерения 1 прерывается обтюратором 4 с двумя светофильтрами, пропускающими излучение на двух длинах волн 1 и 2 к фотоэлементу 5. Переменная составляющая выходного сигнала фотоэлемента усиливается в усилителе 6 и подаётся на реверсивный двигатель 7, который перемещает уравновешивающий фильтр 3 до тех пор, пока не уравновесятся интенсивности излучения на обеих длинах волн. В положении равновесия перемещение фильтра 3 является мерой измеряемой температуры.
Интерференционный фильтр 3 является полупрозрачным зеркалом, имеющем высокий коэффициент пропускания в одной и высокий коэффициент отражения в другой области спектра.
ПСО используются для измерения температур твердого и расплавленного металла в широком интервале температур от 300 до 2200 0С и имеют класс точности 1 и 1,5 (в зависимости от предела измерения). Данные пирометры имеют в 3-5 раз меньшую методическую погрешность, связанную с изменением степени черноты излучателя. На их показания значительно меньше влияют поглощения промежуточной среды. Однако в тех случаях, когда объект характеризуется селективным излучением (степень черноты при одной и той же температуре резко изменяется с длиной волны), погрешность ПСО может быть выше погрешности пирометров излучения других типов. ПСО более сложны и менее надежны, чем другие приборы.