Устройство и работа яркостных пирометров

В основу действия яркостных пирометров положена за­висимость монохроматической яркости абсолютно черного тела от его температуры, которая описывается законами Вина и Планка. Измерение температуры с помощью этих пирометров сводится к сравнению яркости излучения контролируемого тела с яркостью градуированного источника излучения, находящегося в пирометре, в узком участке спектра излучения.

На рис. 3.3 представлена принципиальная схема яркостного визуального пирометра (пирометра с «исчезающей нитью»).

Рисунок 3.3 – Схема яркостного пирометра

Излучение от контролируемого объекта 1 с помощью линзы 2 объектива фокусируется в плоскости ни­ти накаливания пирометрической лампы 5. Наблюдая че­рез окуляр 8 и красный светофильтр 7, оператор видит нить накала лампы на фоне изображения контролируемого объекта. Пирометрическая лампа включена в электриче­скую цепь, состоящую из источника тока 10, реостата 11, регистрирующего прибора 9. Изменяя реостатом силу то­ка, проходящего через пирометрическую лампу, оператор плавно изменяет яркость нити лампы. Если яркостная температура нити ниже яркостной температуры объекта, то нить видна темной на фоне объекта (рис. 3.3, а); если температура нити выше температуры объекта, то нить яр­че объекта (рис. 3.3, б). При равенстве ее видимой яр­кости с яркостью контролируемого объекта нить лампы на фоне изображения излучателя не видна (рис. 3.3, в), что свидетельствует о равенстве их яркостной температуры. Определив заранее зависимость между силой тока, проходящего через лампочку, и яркостной температурой последней по показаниям регистрирующего прибора, на­ходят яркостную температуру измеряемого тела.

В пирометре применены две диафрагмы 4 и 6, которые ограничивают входной  и выходной  углы прибора. Зна­чения этих углов выбираются исходя из диаметра нити лампы, ее формы и сечения. Красный светофильтр 7 при­менен для выделения узкого спектрального интервала (шириной примерно 100 им), при котором происходит сравнение яркостей. Чтобы избежать перегрева нити лам­пы, ее нагревают не свыше яркостной температуры 1500°С, а при измерении более высоких температур яр­кость контролируемого объекта ослабляют путем установ­ки между ним и лампой поглощающего стекла 3 серого цвета.

В яркостных пирометрах применяются лампы с воль­фрамовой нитью накаливания. С повышением силы тока в лампе соответственно возрастает ее температура и как следствие увеличиваются сопротивление и напряжение на ее зажимах. Очевидно, каждый из этих параметров мо­жет служить мерой ее яркостной температуры. В соответ­ствии с этим существуют пирометры, и которых для измерения указанных величин применяются различные вто­ричные приборы: амперметры, включенные с лампой по­следовательно, вольтметры, контролирующие напряжение, логометры и мосты, фиксирующие изменение сопротивле­ния лампы.

Пирометры с «исчезающей нитью» ОППИР-017 используются для измерения температу­ры от 800 до 6000 °С и в зависимости от пределов измере­ния имеют три разновидности. Кроме того, каждый при­бор снабжен двумя шкалами с различными пределами из­мерений.

Прибор ОППИР-017 состоит из следующих узлов: оп­тической системы, включающей в себя объектив, окуляр, красный светофильтр, две диафрагмы и поглощающий све­тофильтр; пирометрической лампы с дугообразной нитью накаливания, включенной последовательно с регулировоч­ным реостатом и встроенным показывающим прибором, в качестве которого применен дифференциальный ампер­метр. К нему в комплекте придаются два последовательно включенных щелочных аккумулятора с напряжением от 2 до 2,6 В.

Применяемые в пирометрах ОППИР-017 пирометриче­ские лампы не взаимозаменяемы, поэтому при каждой смене лампы требуется индивидуальная градуировка при­бора. Регулировочный реостат выполнен в виде кольца и установлен в крышке корпуса.

Яркостным пирометрам присущи методические и инст­рументальные погрешности. Появление первых обусловле­но отличием характера излучения контролируемого тела от абсолютно черного, поглощением лучистой энергии в про­межуточной среде, ошибкой наблюдателя при уравнива­нии яркостей. Инструментальные погрешности возникают из-за отклонения температуры прибора от нормальной (20°С), изменения градировочной характеристики пиро­метрической лампы, отклонения параметров красного све­тофильтра от установленных стандартом и изменения пи­рометрического ослабления поглощающего стекла от стандартного значения. Основная допустимая погрешность из­мерения зависит от диапазона температур и составляет ±20°С (при пределах измерения 800—1400°С) и ±30°С (при пределах измерения 1200—2000°С).