ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Практические следствия законов излучения из "Температурные измерения " Закон Планка устанавливает обобщенную связь между плотностью излучения, длиной волны излучения и температурой излучателя. Это открывает, по крайней мере, три принципиальные возможности определения температуры излучателя по измеренным характеристикам излучения. [c.315] Квазимонохроматическив пирометры, измеряющие температуру по монохроматической яркости, градуируются по черному излучателю. Поэтому только при измерении температуры черного тела их показания будут соответствовать действительной температуре. При измерении температуры реальных физических тел, характеризующихся меньшей излучательной способностью, чем черное тело, показания квази-монохроматических пирометров определяют не действительную, а так называемую яркостную температуру тела. [c.317] Яркостная температура всегда ниже действительной. При малых и высокой температуре разность Т—5 может достигать нескольких сотен градусов. [c.317] В практических измерениях яркостной температуры корректность определения зависит, главным образом, от правильности определения монохроматической излучательной способности объекта. В большинстве случаев яркостные пирометры работают на длине волны Я = 0,65 мкм. Излучательные способности пирометра на этой длине волны отличаются от интегральных. Для типичных случаев они приведены в табл. 9.3. [c.317] Отношение яркостей излучателя с неизвестной температурой Т и излучателя с известной, более низкой, температурой при исполь-, зовании квазимонохроматического визуального пирометра определяют с помощью ослабляющих устройств (секторные диски и поглощающие стекла). Наиболее надежным ослабляющим устройством, в котором можно получить заданный и точно определяемый коэффи- циент пропускания является вращающийся со скоростью 100,.. 300 об/с металлический диск с вырезанными в нем секторами. Это устройство обеспечивает неселективное ослабление яркости излучателя. Коэффициент пропускания диска равен а/2я, где а — сумма углов раскрытия секторов диска, которая не должна быть меньше двух угловых градусов. Таким образом, наименьшее значение коэффициента пропускания диска равно 1/180. При помощи поглощающих стекол можно получить значительно меньшие коэффициенты пропускания для экстраполяции к более высоким температурам. Кроме того, поглощающее стекло является более простым и удобным для применения в качестве ослабляющего устройства, поэтому технические квазимоно-хроматические визуальные пирометры комплектуются поглощающи.мп стеклами. [c.319] Цветовая пирометрия.. Анализ уравнения Планка, частная его формулировка в виде соотношений Вина свидетельствуют о том, что по мере повышения температуры тела ценю тяжести кривой его излучения смещается в сторону более коротких волн. Таким образом, можно определять температуру по характеру распределения энергии в спектре излучения тела. Первоначально предполагалось определять температуру по цвету излучения. Поэтому температура, определяемая таким образом, была названа цветовой, а совокупность методов такой термометрии — цветовой пиро.метрией. Цветовая пирометрия основывается исключительно на качественном характере распределения энергии излучения по спектру. Ниже приведены формулировки цветовой температуры (по Рибо). [c.320] Из формулы (9.14) видно, что если монохроматические коэффициенты излучательной способности т т Равны, то правая часть формулы превращается в нуль, следовательно, цветовая температура тела равна его действительной температуре. Такое равенство свойственно так называемым серым излучателям, у которых для всех длин волн спектра излучения монохроматический коэффициент имеет одно и то же значение. [c.321] Цветовая температура многих твердых и жидких тел значительно меньше отличается от действительной температуры по сравнению с радиационной или яркостной. Кроме того, поправки для перехода от цветовой к действительной температуре определяются с большой точностью, так как факторы, влияющие на спектральные коэффициенты излучательной способности к у, значительно меньше влияют на изменение отношения данных коэффициентов. Значительно меньше на результаты измерения цветовой температуры влияет неселективное лучепоглощение в промежуточной среде. [c.321] Сравнительные характеристики методов пирометрии излучения. Недостатком пирометров излучения являются систематические погрешности показаний, возникаю1циевследствие отклонения свойств реальных излучателей от идеального излучателя — черного тела, по которому градуируются пирометры. [c.321] Для градуировки пирометров излучения применяют электрические печи специальной конструкции, излучение внутренней полости которых приближается к излучению черного тела. Схема устройства электропечи показана на рис. 9.2. Внутри графитовой трубы, которую используют как нагреватель, установлен ряд диафрагм. Диафрагмы одной половины печи имеют отверстия, через которые пирометром излучения визируется внутренняя полость трубы. Излучение стенок этой полости, имеюхцих одинаковую температуру, приближается к излучению черного тела. Коэффициент излучательной способности рассчитывается по геометрическим размерам и коэффициенту отражения графита. [c.321] При градуировке пирометра излучения с применением нечерных излучателей определяют не действительную, а черную температуру тела. Поэтому показания поверяемого пирометра соответствуют действительной температуре только при измерениях температуры черного тела. [c.322] Расчет энергии излучения абсолютно черного и серых излучателей. Энергия рассчитывается по уравнениям Планка, Вина, Кирхгофа и Стефана — Больцма-10 на. В совре.менных условиях высокой оснащенности устройствами электронного счвтз с помощью простейшей счетной машины можно скорее получить искомый результат, чем по таблицам, приведенным в старых справочных изданиях. В качестве аргумента удобно выбирать произведение ХТ. Результаты расчетов по такому аргументу представлены на рис, 9.3. [c.322] Монохроматический коэффициент излучательной способности любого излучателя является функцией длины волны и температуры, зависит не только от материала излучателя, конструкции, но и от состояния поверхности, т.е. щероховатости, состояния окисления и др. Поэтому в ззвисимости от тбмпврзтуры и длины вOv iIы определяет ся эмпирически. Только для некоторых материалов, например для вольфрама, можно получить повторяемые значения (рис. 9,4). [c.322] Если коэффициент излучательной способности мало изменяется с изменением температуры в видимой области спектра, то достаточно его определить только при одной температуре. Если не изменяется в широком спектральном диапазоне, то спектральная плотность излучения тела отличается от плотности излучения черного тела в этом диапазоне на постоянную величину. Такие тела называются серыми излучателями. [c.322] Селективно излучающие тела (газы, пары и органические вещества) в одних диапазонах спектра не излучают энергию, но в других ведут себя как черные излучатели или излучают только часть черного излучения, изменяющегося с длиной волны. По характеру изменения монохроматического коэффициента излучательной способности все источники делятся на три типа абсолютно черное тело, е (X) = е = 1 серое тело, е (X) = е 1 селективные излучатели, для которых в (X) изменяется с длиной волны. В ограниченном спектральном диапазоне селективные излучатели иногда рассматриваются как серые тела. [c.322] Вернуться к основной статье