Устройство и работа цветовых пирометров

На рис. 3.4 представлена блок-cxeмa цветового фото­электрического пирометра ЦЭП-3, который предназнача­ется для измерения и регистрации цветовых температур в диапазоне от 1400 до 2800 °С.

Рисунок 3.4 – Схема цветового пирометра

Излучение от контролируе­мого объекта 1 проходит через объектив 2 и попадает на фотоэлемент 3. Между фотоэлементом и объективом установлен обтюратор 4, представляющий собой вращающий­ся диск с двумя отверстиями, в которых установлены крас­ный и синий светофильтры. Обтюратор получает вращение от синхронного электродвигателя 5. При такой конструк­ции фотоэлемент поочередно освещается красным и синим светом, в результате чего в его цепи возникают импульсы, тока, амплитуда которых пропорциональна спектральным плотностям яркостей потоков синего и красного света. Эти импульсы, пройдя предварительный усилитель 6, попада­ют в преобразователь 7, в котором они преобразуются в импульсы прямоугольной формы с одинаковой амплиту­дой, но разной длительности. При этом длительность им­пульсов пропорциональна логарифмам амплитуд первона­чальных импульсов, формируемых в фотоэлементе. Далее импульсы проходят в предварительные каскады выходного усилителя 8, откуда поступают в установленный на валу обтюратора коллекторный переключатель 9. Этот переклю­чатель сообщает прямоугольным импульсам, соответствующим красному и синему излучению, противоположную полярность. Постоянная составляющая сигнала вследствие пропорциональна разности средних значений этих импульсом и соотношений логарифму отношения амплитуд первоначальных импульсов, т.е, спектральных плотностей яркостей, соответствующих красному и синему излучению. Как было показано формуле (3.3), это отношение пропорционально цветовой температуре. Для измерения постоянной составляющей напряжения в пирометре применен автоматический электронный потен­циометр 10, шкала которого градуируется в градусах цве­товой температуры. Весь диапазон измерения разбивается на пять-шесть поддиапазонов, переход на которые обес­печивается сменой диска обтюратора со светофильтрами различной плотности.

В качестве приемника излучения используется фотоэле­мент СЦВ-3, который термостатируется при 40 °С. Допус­тимое значение основной погрешности пирометра составля­ет ± 1 % от верхнего предела измерения каждого диапа­зона.

Питание прибора осуществляется от сети переменного тока через стабилизатор напряжения 12 и блок питания 11.

Задание по работе

1. Изучить устройство и принцип действия пирометров излучения.

2. Определить с помощью пирометра зависимость температуры нити лампы накаливания от напряжения пита­ния и построить график этой зависимости.

Оборудование

1. Оптический монохроматический пирометр ОППИР-017.

2. Стенд, имеющий лампу накаливания на напряжение питания 27 В, регулятор напряжения питания и вольтметр для контроля этого напряжения.

Порядок выполнения работы

1. Наметить 5—7 точек (значений) напряжения питания лампы. Для пирометров с верхним пределом измере­ния 2000 °С не следует давать на лампу напряжение выше 12—15 В, так как уже при таком напряжении темпера­тура нити достигает 2000 °С.

2. Включить стенд в сеть.

3. Включить выпрямитель питания пирометра (вместо аккумулятора).

4. С помощью пирометра измерить температуру нити лампы накаливания при наинизшей возможной (начало красного свечения) температуре, для чего:

а) при помощи выдвижного объектива добиться резкого изображения объекта; перемещением передвижного окуляра добиться четкого изображения нити пирометрической лампы;

б) ввести красный светофильтр и вращением кольца реостата добиться одинаковой яркости объекта и нити пи­рометрической лампы («исчезновения» нити); опять пока­зания по нижней шкале прибора.

5. Измерить температуру нити лампы накаливания при других значениях напряжения аналогичным способом.