7. Бесконтактные методы измерения температуры.
Радиационные пирометры, или пирометры полного излучения– это приборы, воспринимающие излучение от объекта во всем спектральном диапазоне. Строго говоря, приемники излучения имеют ограниченный рабочий диапазон длин волн и поэтому в пирометре используется не полный спектр излучения, а лишь определенная полоса спектра. И все же принято считать, что пирометр является радиационным, если в нем используется не менее 90% излучения от объекта измерения. Радиационные пирометры имеют самый широкий диапазон измерения, он лежит в интервале 50–2000°С и выше. Для радиационных пирометров могут быть использованы только тепловые приемники излучения – термоэлектрические преобразователи или термопреобразователи сопротивления.
Измерение температуры радиационными пирометрами основано на улавливании теплового излучения и концентрировании его на термочувствительном элементе с помощью собирательной линзы (рефракторные приборы) или вогнутых зеркал (рефлекторные приборы). На рис. 1 приведена схема радиационного пирометра рефракторного типа.
Рис. 1. Схема радиационного пирометра рефракторного типа
Излучение от объекта 1 концентрируется линзой 2 объектива через диафрагму 3 на рабочих концах термобатареи 4, собранной из ряда последовательно соединенных термоэлектрических преобразователей Фокусировка телескопа пирометра на объект измерения производится окуляром 7. При высокой температуре объекта для защиты глаза перед окуляром в поле зрения вводят красное стекло 6.
В качестве вторичного прибора используют милливольтметр или потенциометр, шкалы которых градуируются в значениях радиационной температуры.
Существуют различные конструкции термобатарей. На рис. 2 приведена звездообразная термобатарея, выполненная из десяти последовательно соединенных термоэлектрических преобразователей, в качестве которых обычно используются хромель-копелевые термоэлектроды диаметром 60–70 мкм.
Рис. 2. Схема звездообразной термобатареи
Плоские рабочие концы 3 преобразователей, зачерненные платиновой чернью, образуют венчик. Свободные концы термоэлектрических преобразователей закреплены с помощью металлических пластин 2 на слюдяном кольце 1. Температура свободных концов преобразователя при градуировке равна (20±2)°С.
Для компенсации влияния изменения температуры свободных концов термобатареи параллельно последней подсоединяют катушку 5 (см. рис. 6.29) из медной или никелевой проволоки. Этот метод компенсации заключается в том, что, например, при увеличении температуры свободных концов термоЭДС термобатареи уменьшается, а сопротивление меди увеличивается и ток, ответвляющийся в измерительный прибор 8, сохраняется практически постоянным.
Классы точности радиационных пирометров 1,0 и 1,5. Постоянная времени этих приборов составляет 0,3–1,5 с. При установке телескопа между ним и объектом не должно быть паров влаги, дыма, пыли и т. д., так как последние поглощают лучистую энергию, что может привести к дополнительной погрешности измерения. Кроме того, следует оберегать корпус прибора от нагрева выше 100–200°С. Если это невозможно, то телескоп устанавливают в кожух с водяным охлаждением.