4.3 Дененің сәуле шығаруы бойынша температурасын өлшеу тәсілдері және пирометрлердің түрлері

Нақты технологиялық процестерде пирометрдің мына түрлері қолданылады: квазимонохроматтық, толық сәуле шығару және спектрлік қатынас пирометрлері.

Кейбір жағдайларда толық сәуле шығару әдісін жүзеге асыру мүмкін болмаса, толық емес сәуле шығару әдісін қолданады.

Квазимонохроматтық (оптикалық) пирометрлер деп Планк заңы негізінде жұмыс істейтін пирометрлерді атайды. Екі немесе одан артық толқын ұзындықтары үшін спектрлік энергетикалық жарықтылықтарының қатынасының температураға тәуелділігін қолдануға арналған құралдар спектрлік қатынас пирометрлері деп аталады. Жұмыс істеу принципі Стефан-Больцмен заңына негізделген пирометрлерді толық сәуле шығару пирометрлері деп атайды. Толқын ұзындығының шектелген интервалында сәуле шығару жарықтылығының температураға тәуелділігі қолданылатын құралды толық емес сәуле шығару пирометрі деп атайды. Пирометрлерді қолдану арқылы температураны түйістірусіз әдіспен өлшеудің үш түрі болады: жарықтық, түстік, радиациялық.

1 Жарықтық әдіс спектрлік энергетикалық жарықтылықтың дене температурасына тәуелділігіне негізделген.

- дененің жарықтық температурасы дегеніміз Т температурадағы нақты дененің спектрлік энергетикалық жарықтылығы абсолют қара дененің спектрлік энергетикалық жарықтылығына тең болатын абсолют қара дененің температурасы.

,

. (4.8)

Бұларды Вин формуласына қойып, мына өрнекті аламыз

. (4.9)

Бірнеше түрлендірулер орындағаннан кейін

(4.10)

екені шығады. Одан дененің нақты температурасы мен пирометр көрсеткен жарықтық температураның өзара байланысын табуға болады:

, (4.11)

мұндағы

. (4.12)

Дененің нақты температурасын анықтау үшін λ – толқын ұзындығын және - жылулық сәуле шығару коэффициентін білу керек. Монохроматтық жарық үшін λ=0,65мкм, ал әр матералдың күйіне сәйкес келетін кестеде берілетін өз мәні болады.

Дененің жарықтық температурасының анықтамасынан және (4.10) өрнегінен көрініп тұрғандай нақты денелер үшін жарықтық температура нақты температурадан әрқашан кіші болады, себебі ε < 1.

4.1 суретте қылсымы жойылып кететін квазимонохроматты пирометрдің құрылымдық сұлбасы келтірілген.

1– өлшеу объектісінен шығатын сәуле 2 – объектив арқылы өтіп, 3 – жазықтықта фокустеледі. Осы жазықтықта 4 – пирометрлік шамның қылсымы орналасқан. 6 – бақылаушы

5 – окуляр арқылы өлшеу объектісі

4.1 сурет - квазимонохроматты мен пирометрлік шамның қылсымы-

пирометрдің құрылымдық ның кескінін көреді.

сұлбасы

Пирометрлік шамның қылсымы мен окуляр арасында 7 – қызыл жарық фильтрі орналасқан. Объектив пен пирометрлік шамның қылсымы арасында 8 – жұтқыш шыны орналасқан. Қылсымның қызуын өзгерту үшін пирометрлік шамның қылсымы арқылы өтетін ток күшін өзгертетін 9 – электрондық блок қолданылады. Ток күшінің мәні жарықтық температура мәндері бойынша градуирленген сандық индикатормен өлшенеді.

Сәуле шығаруды монохроматтау (белгілі бір толқын ұзындығын бөліп алу) үшін пирометрде жарық фильтрі қойылады. Ол әртүрлі түсті болуы мүмкін, мысалы қызыл, жасыл, көк. Әдетте қызыл жарық фильтрі көп қолданылады, себебі төменгі температуралар аймағында сәуле шығаратын дененің энергиясының көп бөлігі спектрдің ұзын толқынды учаскісіне сәйкес келеді. Сонымен қатар адам көзі қызыл түстің реңдерін жақсы қабылдап, анығырақ ажыратады. Бұл объект пен пирометрлік шамның қылсымының жарықтылықтарын дәлірек теңестіруге мүмкіндік береді.