Оптические пирометры

В оптических измерительных устройствах, предназначенных для измерения температур, в основном используются фотоэлектрические принципы преобразования энергии излучения в электрические сигналы.

Применяемые в этих схемах чувствительные элементы – оптические устройства подразделяются на:

• оптические обтюраторы и модуляторы, создающие на фотоэлементе последовательности электрических импульсов, амплитуды которых соответствуют интенсивности светового потока в разные моменты времени;

• оптические коммутаторы, создающие на фотоэлементе последовательности электрических импульсов, амплитуды которых соответствуют интенсивностям излучений нескольких потоков с различными спектральными диапазонами.

Радиационные пирометры

Основу радиационного метода измерения температуры составляет зависимость, существующая между суммарной энергией тела и его температурой. Для абсолютно черного тела эта зависимость определяется формулой:

Радиационные пирометры состоят из оптической системы, фокусирующей излучения нагретого тела и термоприемника представляющего собой миниатюрную батарею. Поток энергии, поступающий на термоприемник, вызывает его нагревание, достаточное для получения величины термоэдс, которой в свою очередь достаточно для использования в системах управления.

К недостаткам радиационного метода относятся:

• большое расхождение между радиационной температурой и истинной при измерении нечёрных тел;

• зависимость радиационной температуры от поглощения излучений в промежуточной среде.

Цветовые пирометры

Отношение интенсивностей излучения на двух различных волнах, например 0,888 и 1,034, соответствующих зеленому и красному цвету, изменяется с температурой. Это отношение интенсивностей излучения с двумя различными длинами волн используется в качестве меры температуры в цветовых пиро­метрах. По соотношению монохроматических яркостей при двух длинах волн λ₁ и λ₂ может быть определена истинная температура черного тела. Для нечерных тел по соотношению двух монохроматических яркостей может быть определена не истинная температура тела, а так называемая «цветовая» температура.

Цветовой температурой контролируемого тела называется такая температура черного тела, при которой отношение спектральных яркостей его излучения при двух длинах волн λ₁ и λ₂ равно отношению соответствующих спектральных яркостей контролируемого тела.

Преимущество метода измерений цветовой температуры заключается в том, что при помощи его можно измерить температуру тела, излучение которого отличается от излучения черного тела, при этом результат измерений не зависит от излучательной способности тела, если она одинакова для двух длин волн. При этом наблюдается зависимость показаний прибора от расстояния до контролируемого объекта и размеров излучающей поверхности. Погрешность в измерениях возникает только, если излучательная способность различна для двух длин волн.

Преобразователи сигналов

Промышленностью в настоящее время выпускается значительное количество различных преобразователей сигналов для установки их совместно с термопарами и термометрами сопротивления. Кроме того современные преобразователи как правило являются "интеллектуальными" что обеспечивает следующие преимущества:

• постоянная самодиагностика;

• возможность перенастройки диапазона измерения в широких пределах;

• удобство в обслуживании;

• возможность удалённого обслуживания;

• возможность установки системы паролей для защиты от несанкционированного доступа;

• регистрация всех изменений настроек прибора;

• возможность организации работы прибора по заранее заданному алгоритму работы.

В таблице №1.3 приведены технические характеристики одного из распространенных преобразователей фирмы YOKOGAWA.