Оптическая пирометрия

Прибор для измерения высоких температур — оптический пирометр — основан на сравнении яркости исследуемого тела с яркостью нити накаливания. Прибор проградуирован по излучению абсолютно черного источника, и поэтому он измеряет температуру, которую имело бы абсолютно черное тело при той же яркости излучения, какой обладает исследуемое тело. В пирометре используется красный светофильтр (> = 0,65 мкм). [c.186]

Температура тела измеряется двумя оптическими пирометрами с разними светофильтрами. В первом пирометре установлен красный светофильтр (Xi = 0,65 мкм), во втором—зеленый 2 = = 0,50 мкм). Температуры, показываемые пирометрами, соответственно равны /о1=1400 °С и /о2=1420 С. [c.187]

При температурах выше 630 °С как оптическая пирометрия, так и шумовая термометрия показали, что шкала, основанная на —10% РЬ/Р1 термопарах, заметно отклоняется от термодинамической шкалы при сушествующих значениях реперных точек, как показано на рис. 2.11. Пока еше отсутствуют измерения, которые соединили бы верхнюю границу [c.62]

Второе важное отличие термометрии излучения от других методов термометрии, которое оказало глубокое влияние на ее развитие, состоит в том, что в термометрии излучения используется естественный датчик — человеческий глаз. До самого последнего времени наиболее широко распространенным инструментом в оптической пирометрии был оптический пиро- [c.309]

И 7 =4,2 К А(7 —0,3%, тогда как для L = мм и Г=1000 К имеем ДI7 10 . В большинстве практических случаев оптической пирометрии эти отличия от закона Стефана — Больцмана незначительны, однако в радиометрии дальней инфракрасной области они становятся существенными. [c.317]

Ленточная вольфрамовая лампа как воспроизводимый источник для оптического пирометра [c.349]

Оптический пирометр с исчезающей нитью [c.365]

Оптический пирометр с исчезающей нитью в свое время повсеместно использовался в эталонных лабораториях для реализации международной практической температурной шкалы. Он и сегодня остается широко используемым в науке и промышленности прибором для практической термометрии. По этой причине мы начнем этот раздел с описания его конструкции и работы. [c.365]

Принцип действия оптического пирометра с исчезающей нитью прост и иллюстрируется на рис. 7.30 а. Линза объектива формирует изображение источника, температура которого измеряется в плоскости раскаленной нити миниатюрной лампы. Наблюдатель через окуляр и красный стеклянный фильтр видит нить и совмещенное изображение источника. Ток через лампу регулируют до тех пор, пока визуальная яркость нити не станет точно такой же, как яркость изображения источника. Если оптическая система сконструирована правильно, в этот момент нить на изображении источника исчезает. Пирометр градуируется в значениях тока, проходящего через миниатюрную лампу. Так как детектором равенства яркостей является глаз человека, то доступная непосредственно для измерений область температур ограничена с одной стороны границей приемлемой яркости, с другой — яркостью, слишком слабой для наблюдения. Нижний предел зависит от апертуры оптической системы и составляет примерно 700°С, верхний предел равен примерно 1250°С. Для измерения более высоких температур между линзой объектива и нитью помещается нейтральный стеклянный фильтр (С на рис. 7.30а), понижающий яркость изображения источников. Плотность фильтра выбирается такой, чтобы обеспечить небольшое перекрытие областей. Например, току лампы, эквивалентному, скажем 700 °С на шкале без фильтра, на следующей шкале, с фильтром, будет соответствовать температура 1100°С. Таким образом, с помощью одного прибора температурные измерения могут быть расширены до любой желаемой максимальной температуры. Коэффициент пропускания фильтра т, который требуется для того, чтобы понизить яркость источника от температуры Т до температуры, например точки золота Гди, можно найти, используя приближение Вина, по формуле [c.365]

Рис. 7.30а. Схема оптического пирометра НБЭ с исчезающей нитью. А — линза объектива В — апертурная диафрагма (А на рис. 7.306) С — нейтральный фильтр О — пирометрическая лампа с вольфрамовой нитью Е — красное стекло Е — линза окуляра О — выходная диафрагма (С на рис. 7.306) [49].

Существуют два вида градуировки оптического пирометра с исчезающей нитью. Первый — прямой, состоящий в простой градуировке тока пирометрической лампы при наблюдении либо черного тела с известной температурой, либо чаще вольфрамовой ленточной лампы, градуированной для всей области пирометра. Шкала для наиболее низкого диапазона без фильтра должна быть детально проверена в достаточно большом числе точек для получения надежной градуировочной кривой интерполяцией между точками. Для более высокотемпературных диапазонов форма градуировочной кривой будет примерно той же, но коэффициент К нейтральных фильтров должен быть подтвержден. Коэффициент К определяется с помощью уравнения (7.66), которое дает [c.368]

Это выражение, полученное из уравнения Планка, связывает спектральную яркость L K, Т) черного тела при температуре Т (здесь подразумевается Tes) со спектральной яркостью черного тела при точке золота L X, T u). При применении формулы (7.68) для практических измерений возникает вопрос, как обходиться с конечной шириной полосы АХ, которая для оптического пирометра с исчезающей нитью составляет примерно 0 нм, а для фотоэлектрического пирометра может составлять примерно от 1 до 10 нм. [c.369]

Постоянные Л, В и С являются чисто эмпирическими и должны быть определены для каждого пирометра [12, 46]. Трудно вывести общее заключение относительно точности, которая должна быть достигнута при использовании одного из этих приближений, так как она сильно зависит от вида 1 к). Тем не менее можно сказать, что для визуальной оптической пирометрии уравнение (7.78) вполне пригодно, учитывая ограничения точности, обусловленные другими источниками. [c.372]

К сожалению, не существует ни одного метода оптической пирометрии, который мог бы охватить весь набор встречающихся ситуаций. Однако разработаны различные подходы, каждый из которых способен преодолеть одну или две упомянутые выше трудности Выбор м,етода сильно зависит от конкретных особенностей применения и поэтому все, что изложено ниже,— это некоторые общие руководящие принципы, касающиеся основ различных методов. Характеристики большинства приборов, разработанных для частых применений, можно найти в трудах важнейших симпозиумов по термометрии, указанных в библиографии. [c.384]

В работе [101] рассмотрена иная методика измерения теплопроводности напыленных покрытий. Толщина покрытия из окиси алюминия для первого образца составляла 130 мкм, второго — 300 мкм. Исследования проводились на образцах длиной около 0,4 м, помещенных в вакуумную камеру, схема которой представлена на рис. 6-2 [102]. Измерение температуры образца производилось оптическим пирометром, для чего на трубчатом или стержневом металлическом нагревателе создавались полости, имитирующие излучение черного тела. Образцы выбирались достаточной длины с охлаждаемыми концами. [c.130]

Методы измерения высоких температур на основе законов теплового излучения (зависимость спектральной и интегральной излучательной способностей от температуры тел) называются оптической пирометрией. Приборы, используемые для этой цели, называются пирометрами излучения. [c.333]

Пирометр с исчезающей нитью не является единственным прибором для определения яркостной температуры. Так как описанный оптический пирометр дает полное представление о принципах измерения яркостной температуры Т , то нет необходимости приводить описания устройства других пирометров. [c.336]

Законы теплового излучения довольно широко используются на практике. Остановимся только на двух очень важных практических вопросах, где эти законы играют первостепенную роль. К ним относятся оптические методы измерения высоких температур (оптическая пирометрия), а также разработка и создание источников света. [c.146]

Оптическая пирометрия объединяет в себе комплекс методов, с помощью которых можно измерять температуру тела в достаточно широком интервале. Диапазон температур, измеряемых в оптической пирометрии, теоретически неограничен. Нижняя граница определяется большей частью чувствительностью приемников излучения. Большинство методов оптической пирометрии основано на измерении интенсивности излучения или поглощения исследуемого тела в ультрафиолетовой, видимой или инфракрасной областях спектра. Интенсивность излучения или поглощения связывается обычно с температурой при помощи законов теплового [c.146]

Все методы, применяемые в оптической пирометрии, являются косвенными, поэтому надежность результатов, получаемых с их помощью, зависит прежде всего от степени применимости к исследуемому объекту закона, связывающего температуру с измеряемой величиной. Методы оптической пирометрии не требуют непосредственного контакта измерительной аппаратуры с исследуемым телом. Благодаря этому они позволяют, во-первых, без ущерба для приборов измерять очень высокие температуры, во-вторых, проводить измерения температур удаленных Тел И, В-ТретьиХ, ИХ Применение не вызывает искажения состояний исследуемого объекта, к чему часто приводит термометрическое тело, применяемое в иных методах. [c.146]

Оптическая пирометрия не ограничивается рассмотренными методами. Разработаны специальные спектроскопические методы измерения температур на основе исследования спектральных линий в излучении и поглощении. Эти методы используются для измерения температуры нагретых газов и плазмы. Ввиду их сложности и необходимости специальных знаний из области атомной спектроскопии, эти методы рассматривать не будем. [c.152]

Оптический пирометр с красным светофильтром (см. задачу 10-6) зарегистриропал температуру о= 1600 С. [c.187]

МПТШ-68 на величину, в несколько раз большую, чем считалось в момент установления последней. Недавно измерения с оптическим пирометром подтвердили найденное Гильднером новое значение точки кипения воды в пределах 2 мК (Т. Куинн, частное сообщение). [c.6]

Другое изменение, внесенное в 1948 г., состояло в небольшом уточнении температуры, приписанщ)й точке затвердевания серебра, с 960,5 до 960,8 °С. Это позволило уменьшить разрыв производной по МТШ-27 в точке соединения термометра сопротивления и термопары. В интервале, определенном оптическим пирометром, было принято новое значение постоянной С2= 1,438 см К в соответствии с уточнениями значений атомных констант. Кроме того, формула Вина была заменена формулой Планка. Численные расхождения температур по МТШ-27 и МПТШ-48 показаны на рис. 2.2. В 1948 г. было решено также не пользоваться выражением стоградусная шкала и ввести термин градус Цельсия . Это изменение было частично вызвано стремлением устранить возможные недоразумения в тексте на французском языке, где [c.48]

Это затруднение было преодолено в ревизии температурной шкалы 1968 г., когда единица температуры по практической и термодинамической шкалам была одинаково определена равной 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. Единица получила название кельвин вместо градус Кельвина и обозначение К вместо °К. При таком определении единицы интервал температур между точкой плавления льда и точкой кипения воды может изменять свое значение по результатам более совершенных измерений термодинамической температуры точки кипения. В температурной шкале 1968 г. значение температуры кипения воды было принято точно 100 °С, поскольку не имелось никаких указаний на ошибочность этого значения. Однако новые измерения с газовым термометром и оптическим пирометром, выполненные после 1968 г., показали, что следует предпочесть значение 99,975 °С (см. гл. 3). Тот факт, что новые первичные измерения, опираюшиеся на значение температуры 273,16 К для тройной точки воды, дают значение 99,975 °С для точки кипения воды, означает, что ранние работы с газовым термометром, градуированным в интервале 0°С и 100°С между точкой плавления льда и точкой кипения воды, дали ошибочное значение —273,15 °С для абсолютного нуля температуры. Исправленное значение составляет —273,22 °С. [c.50]

Оптическая пирометрия, пирометрия по излучению, инфракрасная пирометрия, пирометрия монохроматического или суммарного излучения — таковы некоторые наименования методов термометрии, основанных на измерении теплового излучения В этой области наметилась тенденция использовать слова пирометрия и термометрия в качестве синонимов, хотя применение слова пирометрия с его значением корня огонь к инфракрасным измерениям тепературы ниже 100 °С представляется несколько неуместным. [c.309]

Точность, с которой может быть использован пирометр с ис-чезаюшей нитью для измерения температуры, вполне достаточна для большинства практических применений. Во всяком случае, ограничивающим фактором чаще служит неопределенность в излучательной способности объекта, температура которого подлежит измерению. Однако, несмотря на удобство, точность и надежность, оптический пирометр с исчезающей нитью имеет один существенный недостаток его использование требует активного участия квалифицированного наблюдателя. Его нельзя использовать в тех приложениях, которые нуждаются в непрерывных или быстрых измерениях, а также измерениях в недоступных или опасных ситуациях. По этой причине с самого начала некоторые оптические термометры объединялись с тепловыми, термоэлектрическими, фоторезисторными и фо-тоэмиссионными детекторами. Среди них наиболее удачными оказались оптические термометры с кремниевыми фотоэлементами. Высокая прочность и долговременная воспроизводимость [c.310]

ПОЗВОЛЯЮТ использовать их в таких разнообразных ситуациях, как измерение температуры лопастей турбин авиационных моторов и в сталелитейных печах. В поверочных лабораториях оптические пирометры с исчезающей нитью сейчас вытеснены фотоэлектрическими пирометрами, которые применяются в качестве приборов, используемых для реализации МПТШ-68 выше точки затвердевания золота. [c.311]

На рис. 7.1 приведены величины ДHv для значений 2Ь1к в области от 1 до 100. Наиболее поразительным на рис. 7.1 является наложение больших флуктуаций Ai/v на плавно меняющуюся функцию АПу. Величина этих флуктуаций обратно пропорциональна ширине полосы V, и поэтому флуктуации с увеличением частоты уменьшаются значительно медленнее, чем уменьшается Ai/v. Из рис. 7.1 ясно, что для встречающихся в практике оптической термометрии размеров полостей, длин волн и температур отличия от закона Планка малы. Например, для длины волны 1 мкм и размера полости 1 мм получаем Ai/v = 2,5 10 , что пренебрежимо мало. Однако, если используется очень малая ширина полосы, среднеквадратичная флуктуация (бi/v) перестает быть незначительной. В современной высокоточной оптической пирометрии использование ширины полосы в 1 нм и менее является обычным. Это приводит к значениям (6Н ) = 5 10 или 10 , которыми пренебречь [c.316]

В технике для измерения температур используют различные свойства тел расширение тел от нагревания в жидкостных термометрах изменение объема при постоянном давлении или изменение давления при постоянном объеме в газовых термометрах изменение электрического сопротивления проводника при нагревании в термометрах сопротивления изменение электродвижущей силы в цени термопары при нагревании или охлаждении ее спая. При измерении высоких температур оптическими пирометрами используются законы излучения твердых тел и методы сравнения раскаленной гшти с исследуемым материалом. [c.15]

В ОДИН ИЗ пучков вводится откачиваемая кювета, закрепленная внутри трубчатой электрической печи изменяя ее нагрев, можно менять плотность паров металла, помещенного внутри кюветы (рис. 5.40). Возможно применение и более сложных устройств типа специальной вакуумной печи а, позволяющей экспериментировать с тугоплавкими и ма.аолетучими веществами при температурах 2000°С (и более). Температуру внутри печи обычно контролируют оптическим пирометром или специально отградуированными термопарами. Особое внимание уделяется обеспечению однородности поглощающего столба паров. Для этого подбирают дополнительные обмотки на концах печи, проводят трудоемкие контрольные опыты. В другой интерферирующий [c.225]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...