Оптичний пірометр.

Прилади, які використовуються для виміру температури нагрітих тіл по інтенсивності їх теплового випромінення, називаються пірометрами. Виміри, що реалізуються з допомогою пірометрів, відносяться до безконтактних вимірів і в цьому їх велика перевага, бо їх можна використати до виміру температури тіл, що обертаються або недоступних до безпосереднього контакту (наприклад, до тіл, які знаходяться в вакуумі, в сильних радіаційних полях тощо). Із багатьох методів безконтактного вимірювання температури тіл по їх випромінюванню, розглянемо метод, що отримав назву візуальної опатичної пірометрії.

Схема візуального пірометра із "зникаючою" спіраллю показана на рис.61.1. Пірометр складається з об'єктива (2), що дає дійсне зображення джерела випромінювання у місці, де знаходиться нитка пірометричної лампи (3). Фільтр (1) монохроматизує випромінювання джерела і пірометричної лампи ( =660 нм). Як правило, в якості такого фільтра використовують склянні фільтри з різкою границею пропускання біля видимої частини спектра. Звичайно використовують червоний світофільтр КС-15. Цей світофільтр не пропускає промені світла з довжиною хвилі, меншої 0,6 мкм. Око людини може сприймати через цей світофільтр випромінення об’єкта спостереження і нитки розжарювання пірометричної лампочки у вузькій (не більше 0,1 мкм) ділянці спектру, яка обмежена з боку коротких довжин хвиль кривою пропускання світофільтра (0,6 мкм) і кривою видимості ока з боку великих довжин хвиль (0,7 мкм).

Яскравість свічення нитки пірометричної лампи змінюють, регулюючи протікаючий через неї струм реостатом (6) до "зникнення" її нитки на тлі зображення джерела. В момент "зникнення" нитки проводиться відлік по шкалі вимірювального приладу (5). Спостереження виконуються за допомогою окуляра (2). Якщо попереднім градуюванням за допомогою спостереження моделі чорного тіла встановлено, яким температурам чорного тіла відповідає "зникнення" нитки при різних силах струму, то за показами амперметра можна знайти, якій температурі чорного тіла Т відповідає випромінювання джерела, що спостерігається. Шкали амперметра (5), що включений в коло пірометрично•лампи, проградуйовані у градусах Цельсія. Шкала 800 - 1400 ⁰С (верхня) відповідає роботі приладу без фільтра, а шкала 1200 - 2000 ⁰С (нижня) - з введеним фільтром.

Температура яскравості. Якби джерело було також чорним тілом, то знайдена температура була б його дійсною (термодинамічною) температурою. В дійсності знайдена температура є температурою абсолютно чорного тіла, що має при =660 нм таку ж яскравість (випромінювальну здатність), як і випромінююче тіло в умовах спостереження. Тому цю температуру називають температурою яскравості джерела. Вона тіла завжди нижча за його термодинамічну температуру, оскільки будь-яке тіло випромінює менше, ніж абсолютно чорне тіло при однаковій температурі.

Зв'язок між температурами яскравості і термодинамічною випливає з визначення температури яскравості. Оскільки

то, використовуючи закон Кірхгофа, отримаємо:

У видимій частині спектру навіть для спіралі лампи розжарювання можна вважати, що >> . За цієї умови, користуючись формулою Планка, маємо:

або

(61.13)

В раховуючи, що значення є близьким до термодинамічної температури, наближено можна записати:

(61.12)

де завжди додатна поправка до виміряної за допомогою пірометра температури яскравості:

(61.13).