1.Описати принцип роботи та назвати основні види пірометрів.

Серед засобів ТНК найбільше застосування дістали неконтактні методи вимірювання температури за тепловим випромінюванням за допомогою пірометрів, які принципіально не мають обмежень по верхньому значенню вимірювальних температур. В залежності від принципу дії розрізняють пірометри яскравісні, кольорові та радіаційні. Останні особливо призначені для вимірювання малих температур, іноді називають радіометрами (вимірювачами радіаційного потоку).

2.9.1 Яскравісні пірометри

Основані на одночасному спостереженні за яскравістю свічення ОК в ІЧ діапазоні (при температурі до 600°С) чи видимому діапазоні і еталонного джерела (звичайно прямої розжарюваної нитки). Змінюючи яскравість свічення нитки н (рис. 2.20) шляхом регулювання протікаючого струму і порівнюючи через монохроматичний фільтр ф2 яскравість нитки на фоні ОК (при низьких температурах за допомогою перетворювача), потрібно добитись пропадання частини зображення нитки з найвищою температурою В цьому випадку температура ділянки нитки і ОК будуть однакові, що дозволяє за градуюванням регулятора струму R розжарення знайти температуру ОК або за показниками реєструючого приладу Р.

Оскільки нитку лампи можна нагрівати лише до температури 1400°С, то для вимірювань більш високих температур застосовують світлофільтри додаткові Ф1, які послаблюють інтенсивність випромінювання ОК.

В деяких конструкціях для вимірювання яскравостей при постійному значенні струму лампи користуються пересувним світлофільтром із змінною густиною, т. зв. оптичним клином. Тоді температурну шкалу наносять на пристрій для зміни положення оптичного клина.

В приладах з ручним зрівноважуванням момент співпадання визначається візуально, а в приладах з автоматичним зрівноважуванням – з допомогою фотоелемента. Щоб порівнювати інтенсивність випромінювання в спектрі монохроматичних променів, у пірометрі застосовують червоний світлофільтр, який пропускає промені з довжиною хвилі 0,62 мкм і більше. Око людини чутливе до променів з довжиною хвилі до 0,73 мкм, тому порівнюють інтенсивності випромінювання у вузькому спектрі – 0,62-0,73 мкм.

Серійні яскравісні пірометри призначені для вимірювання температури від 700°С до 3000°С. Похибка вимірювання може не перевищувати 0,6-2 %. Типи оптичних пірометрів: ОППИР-017 (6000°С), лабораторний ОП (3000°С); фотоелектричні ФЕП-4 (2000°С).

Рисунок 2.21 – Схема яскравісного пірометра.

2.9.2 Кольорові пірометри

Кольорові пірометри використовують залежність потоку випроміню-вання від довжини хвилі та від температури. Точніше їх можна назвати пірометрами спектрального відношення, бо використовують залежність від температури тіла відношення спектральних енергетичних яскравостей в двох ділянках спектру з певними значеннями ефективних довжин хвиль:

(2.55)

В залежності від того, чи використовується для кожної із спектральних яскравостей окремий приймач (фотоелемент, фотодіод) чи обидві яскравості діють на один і той же приймач почергово, пірометр виконується по одноканальній чи двоканальній схемі.

Виділяючи з допомогою кольорових (смугових) фільтрів дві складові в різних ділянках спектру і визначивши логарифм їх відношення, можна визначити "кольорову" температуру ОК. Для підвищення точності вимірювань селективні фільтри монтують на рухомому диску модулятора (обтюратора).

Кольорові пірометри звичайно використовуються при вимірюванні високих температур (1000-3000°С), де є інтенсивне випромінювання у видимому світлі. Але, підібравши відповідну оптику, фільтри і перетворювач, можна проводити вимірювання температур, починаючи з кімнатних в ІЧ діапазоні, але чутливість і стабільність апаратури в цьому випадку невеликі.

Перевагами колірних пірометрів є незалежність показів від відстані до OK, a також від поглинання радіації в середовищі між пірометром і ОК, якщо коефіцієнт поглинання є однаковим для обох довжин хвиль. Їх недоліком є відносна складність.

Прикладом колірного пірометра може бути прилад типу ЦЭП-3, який дає змогу вимірювати температуру в межах 1400°С-2800°С з похибкою до 1%.