Петрозаводский государственный университет

Физико-технический факультет

Кафедра энергетики и электроники излучательная пирометрия

Методические указания

к лабораторным работам

Составители: Бородин В. И.

Петрозаводск

2008

От составителей

Методические указания предназначены для студентов начальных курсов физико-технического факультета, изучающих вводные курсы по различным методам экспериментальных исследований и их приложений. В настоящих указаниях излагаются основы излучательной (радиационной, оптической, инфракрасной) пирометрии, те есть метода измерения температуры поверхности тела по ее излучению, а также оборудования (пирометры), реализующего данный метод.

Более подробно рассматриваются яркостный пирометр «КЕЛЬВИН КБ ДИПОЛЬ» и пирометр спектрального отношения «ДИЭЛТЕСТ-ТЦ4П2», с помощью которых осуществляются практические занятия студентов.

Введение

В исследовательской практике в различных отраслях науки (физики, химии, биологии, и др.), и промышленного производства необходима информация о температуре поверхностей отдельных объектов и узлов оборудования, используемых как в научных исследованиях, так и в технологиях различных производств.

Способы измерения температуры можно условно разделить на два типа: контактный (термометрия) и бесконтактный (по регистрации интенсивности теплового излучения). При контактном способе чувствительный элемент датчика температуры находится непосредственно в измеряемой среде, имея одинаковую с ней температуру.

При бесконтактном способе чувствительный элемент (фотоэлемент, фотодиод и др.) находится на определенном расстоянии от измеряемого объекта не внося возмущений в измеряемую среду. Температура в данном случае находится на основе закономерностей теплового излучения среды.

Потребность в точных бесконтактных измерениях высоких температур в ходе технологического процесса возникает во многих отраслях промышленности – в металлургии, химической, стекольной и др.

В одних случаях это связано с перемещением материала, температуру которого необходимо измерять, например, при прокатке листов, профиля или труб в металлургии, или с измерением температуры слитков, слябов, расплава металла или стекломассы, т.е. тогда, когда контакт с поверхностью материала невозможен или недопустим.

В других случаях, например, при измерении температуры в вакуумных камерах, в печах закалки или обжига керамики, в активной или защитной среде, когда применение контактных датчиков ограничено по диапазону измерения или по условиям рабочей среды.

Актуально применение бесконтактных методов измерения температуры в процессах высокочастотной сварки или индукционного нагрева при высоком уровне электромагнитного излучения.

Есть много и других случаев, когда бесконтактное измерение является единственно возможным способом контроля температуры. Основы бесконтактной термометрии (пирометрии) достаточно полно освещены во многих работах, среди которых отметим [1-5].

Бесконтактные методы измерения температур теоретически не имеют верхнего температурного предела своего применения. Темпе­ратура источника излучения со сплошным спектром, близкая к 6000°С, измеряется теми же методами, что и температура в 1000 или 2000°С. Различие может быть лишь только в технике изме­рений.