2. Конструкции термопар

Таблица 13.5

1 – защитная гильза; 2 – спай ; 3 – электроды; 4 – изоляционные бусы; 5 – розетка; 6, 7 – соединительный провод; 8 – головка; 9 – штуцер. Рис. 13.12 Термопары, как и термометры сопротивления, устанавливают в защитных чехлах, на которых указан тип термопары.

Для высокотемпературных термопар применяют защитные гильзы из теплостойких материалов: фарфора, оксида алюминия, карбида кремния и т. п. Термоэлектродные провода подбираются таким образом, что в паре они имеют характеристику, совпадающую с характеристикой используемой термопары только в интервале температур от 0 до 120°С.

2. Бесконтактное измерение температуры (пирометры)

Существуют бесконтактные методы измерения температуры по тепловому излучению. Соответствующие приборы получили название пирометров. (Пирометр – от греч. руr – огонь). Название традиционное, но не очень удачное, потому что оно распространяется не только на приборы измеряющие высокие температуры расплавленных металлов и сплавов, но и низкие, меньше 100 °С, по инфракрасному излучению, когда никакого огня нет.

Явление характеризуется распространением электромагнитных излучений, которые могут восприниматься другими телами. Электромагнитные излучения имеют широкий частотный спектр (от ультрафиолетового до инфракрасного). Пирометры используют все части спектра, но наибольшее распространение получили приборы, работающие в оптической (видимой) и инфракрасной частях спектра.

Как известно, любое нагретое тело становится источником электромагнитных волн (ультрафиолетовое, световое, инфракрасное излучение, микрорадиоволны). Интенсивность излучения J [Вт/м²/м] – это мощность излучения с единицы поверхности тела, отнесенная к данной длине волны, т.е. функция длины волны и температуры.

Тепловое излучение – это излучение телом электромагнитных волн за счет его внутренней энергии. Все остальные виды свечения объединены под общим названием – люминесценция.

Тепловое излучение присуще всем телам при любой температуре, отличной от абсолютного нуля. Тепловое излучение имеет сплошной спектр, однако распределение энергии в нем существенно зависит от температуры: при низких значениях температуры тепловое излучение является преимущественно инфракрасным, при высоких – видимым и ультрафиолетовым.

Интенсивность теплового излучения зависит от температуры. В 1879 г. Й. Стефан экспериментально обнаружил, что интегральная энергетическая светимость (энергия излучения) прямо пропорциональна четвертой степени температуры излучающего тела . В 1884 г. Л. Больцман, исходя из термодинамических соображений, получил такую же зависимость для абсолютно черного тела теоретически и нашел численную величину коэффициента пропорциональности

здесь σ – постоянной Стефана-Больцмана.

Для реальных (серых) тел энергия излучения меньше, чем энергия излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Для серых тел

или , где – интегральная степень черноты серого тела.

Для абсолютно черного тела ε =1, для других реальных тел ε < 1 Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела является неравномерным.