Методы измерения температуры тел по излучению

из "Теплотехнические измерения и приборы "

Если взять отношение спектральных энергетических яркостей при двух длинах волн = onst и 12= onst, то можно заметить, что это отношение будет изменяться с изменением температуры. Это изменение вызвано тем, что с изменением температуры смещается максимум излучения и соответственно изменяется соотношение спектральных энергетических яркостей для двух фиксированных длин волн. Пирометр, действие которого основано на использовании зависимости от температуры тела отношения спектральной энергетической яркости для двух (или более) фиксированных длин волн, называется пирометром спектрального отношения. [c.59]
На практике трудно осуществить такой приемник излучения, который поглощал бы излучение всех длин волн от О до оо. В связи с этим часто применяются пирометры с приемника ш, воспринимающими излучение в интервале длин волн от 1 до Яг- Пирометр, действие которого основано на зависимости от температуры энергетической яркости излучения в ограниченном интервале длин волн, называется пирометром частичного излучения. [c.60]
Однако практическое определение ег связано с большими трудностями, чем определение е%т. И разброс значений 8т в зависимости от состояния поверхности для одного и того же материала очень велик (табл. 7.3). Поэтому и ошибки при определении действительной температуры тела по его радиационной температуре будут значительными. [c.62]
Рассмотрим преимущества и недостатки методов измерения температуры тел по излучению. Во-первых, все методы измерения не требуют непосредственного контакта с измеряемой средой, они могут измерять температуру на расстоянии бесконтактным способом и поэтому не искажают температурного поля объекта измерения. Во-вторых, верхний предел измерения пирометрами излучения не ограничен. В третьих, все методы очень чувствительны. Изменение спектральной энергетической яркости в видимой части спектра составляет (10 —10 °) АТ/Т, а интегральной энергетической яркости—примерно (ДТ/Г) . Для отношения спектральных энергетических яркостей в видимой части спектра изменение может составлять (10—10 ) X ХАТ/Т. [c.62]
Одной из основных составляющих погрешности измерения температуры пирометрами излучения является погрешность за счет неопределенности коэффициента теплового излучения измеряемого тела. Как видно из табл. [c.63]
В реальных условиях е х зависит от рода материала, состояния его поверхности и ее температуры. Поэтому ошибка в оценке составляет, как правило, не менее 10—20 %. Относительная погрешность измерения температуры за счет неопределенности а хдля квази-монохроматического метода может составлять 2—3 % и более. [c.63]
Ошибка в оценке вт может достигать 20—30 % и более. Поэтому относительная погрешность измерения температуры за счет неопределенности ег для метода полного излучения может составить 5—8 % и более. [c.63]
В квазимонохроматических пирометрах влияния промежуточной среды, как правило, меньше. Исключение составляют случаи, когда спектры поглощения веществ, находящихся в промежуточной среде, совпадают с длинами волн, при которых производятся измерения. Аналогичное положение и с методом спектрального отношения. Однако пыль с размерами частиц меньшими, чем эффективная длина волны (0,65 мкм), будет оказывать влияние на результаты измерения. Правда, таких частиц, как правило, немного. [c.64]
Выбору и применению различных методов измерения температуры по излучению должны предшествовать изучение излучающих свойств объекта измерения и анализ условий измерения, промежуточной и окружающей среды, посторонних источников излучения и других факторов, которые могут влиять на излучение, воспринимаемое пирометром. [c.64]
В зависимости от метода измерения пирометры разделяются на квазимонохроматические, спектрального отношения (или спектрального распределения), полного (или частичного) излучения. В названии пирометра может указываться тип приемника излучения, например фотоэлектрический (фотоэлемент, фоторезистор, фотодиод и т. п.) или термоэлектрический (термобатарея). Иногда в названии пирометра указывается способ сравнения излучения объекта измерения с излучением эталонного источника, например пирометр с исчезающей нитью или пирометр с оптическим клином. [c.64]
На показания всех пирометров излучения будут оказывать влияние посторонние источники излучения. Расчет этой погрешности затруднителен. Поэтому желательно так организовать измерения, чтобы исключить эту погрешность. [c.64]
Перед началом измерений проводится настройка оптической системы (объектив—окуляр) таким образом, чтобы изображение объекта измерения и нить пирометрической лампы находились в одной плоскости. Это достигается перемещением объектива. Кроме того, необходимо, чтобы нить пирометрической лампы на изображении объекта измерения была видна наблюдателю четко, резко. Это достигается перемещением окуляра. [c.65]
Рассмотренный вариант квазимонохроматического пирометра предусматривает сравнение спектральных энергетических яркостей реального и черного тел (или нити пирометра, отградуированной по излучению черного тела) человеческим глазом. [c.65]
Рассмотрим принципиальную схему квазимонохроматического фотоэлектрического пирометра типа ФЭП-4 (рис. 7.5). Отличительной особенностью этого пирометра является то, что спектральные характеристики фотоэлемента и красного светофильтра позволяют получить эффективную длину волны (при которой пирометр воспринимает излучение), близкую или практически равную эффективной длине волны квазимонохроматического пирометра с исчезающей нитью (рис. 7.3). Поэтому яр-костная температура, отсчитанная по ФЭП, II яркостная температура, определенная по пирометру с исчезающей нитью, будут близки или для пирометра с нижним пределом измерения 800 X практически равны. [c.66]
Световые потоки от измеряемого тела и излучателя сравнения поступают на фотоэлемент не одновременно, а поочередно. Для этого в схеме предусмотрен электромагнитный вибратор 9 с заслонкой, которая открывает световой поток то от измеряемого тела, то от излучателя сравнения. Если световые потоки от измеряемого тела и излучатели сравнения не равны, то и импульсы фототоков в соответствующие моменты времени будут также не равны. В этом случае усилитель 6 и блок 7 будут изменять ток питания излучателя 8 до тех пор, пока фототоки в фотоэлементе в оба по-лупериода не будут равны. При равенстве фототоков в оба полупериода изменения тока питания излучателя не происходит. Таким образом, ток питания излучателя сравнения однозначно определяется световым потоком от измеряемого тела, который в свою очередь зависит от температуры измеряемого тела. Ток питания излучателя сравнения измеряется автоматическим потенциометром по падению напряжения на образцовом резисторе 10. [c.66]
Излучение измеряемого тела 1 через объектив 2 и диафрагму 3 направляется через красный светофильтр 4 на фотоэлемент 5. На этот же фотоэлемент поступает излучение от излучателя сравнения 8. Фототок, возникающий в фотоэлементе, усиливается в усилителе и поступает на силовой блок 7, который изменяет ток питания излучателя сравнения (лампы обратной связи) 8. [c.66]
ФЭП с нижним пределом измерения ниже 800 °С эффективная длина волны лежит в интервале 0,9—1,1 мкм, поэтому их показания несколько отличаются от показаний визуальных пирометров. [c.67]
Пирометры типа ФЭП широко применяются для непрерывного измерения температуры в прокатном производстве. Время установления показаний прибора составляет около 1 с, основная погрешность 1 % при верхнем пределе измерения до 2000 С или 1,5 % при верхнем пределе более 2000 °С. Подавляющее большинство зарубежных фотоэлектрических пирометров работают как пирометры частичного излучения с рабочим диапазоном длин волн шириной от 0,2 до 2 мкм. [c.67]
Цветовые пирометры выпускаются на предел измерения от 200 до 2800°С с поддиапазонами по 200—800 С. Предел основной погрешности цветовых пирометров не превышает 1 % верхнего предела измерения каждого поддиапазона. [c.67]
Пирометры полного излучения являются наиболее простыми по устройству. Комплект пирометра состоит из первичного преобразователя (телескопа) и вторичного прибора. В качестве чувствительного элемента, воспринимающего излучение, применяются чаще всего термобатареи из нескольких термоэлектрических термометров или специальных термозависимых резисторов — болометров. Для концентрации излучения на спаях термобатареи или на чувствительном элементе болометра применяют рефракторные (с собирающей линзой) или рефлекторные (с вогнутым зеркалом) оптические системы. Для того чтобы получить однозначную зависимость термо-ЭДС термобатареи (или сопротивления болометра) от потока излучения, необходимо поддерживать свободные концы термобатареи (или корпус болометра) при постоянной температуре. [c.67]

Вернуться к основной статье

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...