Методы измерения температуры тел по излучению

Методы измерения температуры тел по излучению [c.59]

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]

В технике прочностных испытаний наибольшее распространение получили электрические контактные термометры (термоэлектрические термометры - термопары и термометры сопротивления) и пирометры, основанные на методах измерения температуры тел по их излучению [1, 38]. [c.275]

Методы измерения температуры тел по их тепловому излучению называют часто методами пирометрии излучения. Средства измерений температуры тел по тепловому излучению принято называть пирометрами излучения или просто пирометрами. Они широко применяются в металлургической и в других отраслях промышленности, а также при проведении научных исследований для измерения температур тел от 300 до 6000°С и выше. Вообще же пирометры могут быть использованы для измерения и более низких температур. [c.260]

Теоретические основы методов измерения температуры тел по их тепловому излучению [c.261]

Следует также иметь в виду, что условные температуры данного тела получаются при одной и той же его действительной температуре различными, в зависимости от того, какое свойство излучения положено в основу метода измерения условной температуры. Поэтому при установлении соотношения между условной и действительной температурой необходимо руководствоваться методом измерения условной температуры реальных тел. Условные температуры тел, измеренные пирометрами, тем больше отличаются от действительных, чем значительнее характер излучения этих тел отличается от харак- тера излучения черного тела. Это является принципиальным недостатком методов измерения температуры тел по тепловому излучению. Применяемые неавтоматические способы введения соответствующих методических поправок в показания пирометров, позволяющие перейти от измеренных условных температур к действительным температурам тел, мало надежны. Рассматриваемый ниже метод автоматического введения поправок, позволивший создать пирометр для измерения действительной температуры тел (см, 7-5), является перспективным. [c.263]

Закон Стефана—Больцмана положен в основу метода измерения температур тел по их полному тепловому излучению. Условную температуру реального тела, измеренную этим методом, принято называть радиационной температурой или температурой полного излучения. Пирометры, предназначенные для измерения радиационной температуры, обычно называют пирометрами полного излучения или радиационными. [c.266]

В табл. 7.4 представлены погрешности различных методов измерения температуры тел по их излучению. В таблице взяты крайние значения области наиболее часто встречающихся на практике значений ехг и ег, а также отношения 8 Как видно из таб- [c.62]

Приборы для измерения температуры тел по тепловому излучению принято называть пирометрами излучения или просто пирометрами. Измерение температуры тел пирометрами (методами пирометрии) основано на использовании законов и свойств теплового излучения. [c.183]

Пирометры излучения могут применяться без ограничений при измерении температуры твердых тел и жидких сред, которые имеют непрерывный спектр излучения. Эти методы могут быть использованы и для измерения температуры газов, имеющих линейчатый или полосовой спектр излучения. Однако при измерении температуры газов по излучению необходимо так по- [c.62]

К оптическим методам измерения температуры относятся такие методы, в основу которых положено измерение тех или иных эмиссионных характеристик тела, однозначно связанных с его температурой. О температуре тела можно судить по его спектральной яркости излучения, по спектральному составу излучения, по энергии излучения и другим характеристикам. [c.259]

Трудности, с которыми связано использование термопар при высоких температурах, уже были описаны. Выше 1500° наиболее точный метод измерения температуры основан на измерении энергии излучения раскаленного тела. В интервале 1200— 1500° относительные преимущества применения термопар ли оптических пирометров будут зависеть от изучаемой системы. При использовании оптических методов желательно, чтобы температурный интервал применения термопар перекрывался по крайней мере на 100°, что давало бы возможность сопоставить данные обоих методов. [c.112]

Таблица 7.4. Погрешности различных методов измерения температуры реальных тел по их излучению

Для измерения температуры по цветовому методу используют цветовые пирометры (рис. 25.4). Перед объективом 2 помещается вращающийся диск — модулятор с укрепленными на нем светофильтрами 3 и. 4. Таким образом, на приемник 5 попеременно фокусируется излучение двух длин воли .[ и .2. Регистрирующая система 1 включает в себя обычно синхронный детектор, управляемый модулятором, и прибор для измерения отношения сил токов (логометр) или самописец. Градуировка пирометра производится по абсолютно черному телу. [c.151]

Для экспериментального определения е псевдоожиженного слоя можно применить метод отношения тепловых потоков. По этому методу необходимо первоначально определить собственное излучение от псевдоожиженного слоя прибором, измеряющим лучистый тепловой поток слоя, а затем этим же прибором измерить излучение абсолютно черного тела при температуре слоя. Тепловой поток для абсолютно черного тела можно не измерять, а рассчитать по температуре, измеренной термопарой, находящейся в ядре слоя. Однако в этом случае точность определения е снижается. [c.90]

Точность и быстродействие указанных методов, как правило, достаточные для производственных и лабораторных измерений, не могут быть признаны удовлетворительными для экспериментов, поставленных с целью апробирования аналитических методов определения поверхностной температуры при трении. Для подобных экспериментов может быть использован метод определения температуры по тепловому излучению тел (один из элементов пары трения должен быть изготовлен из материала, прозрачного для теплового излучения). [c.20]

Для измерения температуры бесконтактным методом применяют различного типа пирометры яркостные (оптические или квазимонохроматические) с исчезающей нитью, измеряющие температуру по излучению нагретого тела при определенной длине волны радиационные (пирометры полного излучения), измеряющие температуру по термоэдс, наводимой радиационным излучением раскаленного тела по всему спектру. [c.36]

К бесконтактным способам измерения температуры резания относятся микроструктурный и терморадиационный методы. При микроструктурном методе по микрошлифам проводят анализ изменения фазового и структурного состава материалов заготовки, стружки и инструмента, обусловленного нагревом. Терморадиационный способ основан на измерении инфракрасного излучения нагретого тела и реализуется путем применения пирометров (точечных и сканирующих) и тепловизоров (термографов). В последнем случае выдается полная информация о температурном теле. [c.98]

Измерения излучательной способности могут быть проведены с помощью эмиссионного компенсационного прибора при этом используется отношение показаний при измерении излучения с компенсатором и без него. Например, отражающие полусферические приборы могут быть снабжены вставляемой зачерненной полусферой, чтобы обеспечить показания без компенсации. При исследовании излучательной способности можно использовать технику получения теплового изображения, если можно определить поверхностную температуру тела и при условии, что отраженным излучением фона можно пренебречь или ввести по правку на него. Для увеличения точности измерения излучательной способности обычно используют длинноволновую часть спектра, но это ограничивается увеличением отраженного излучения от низкотемпературного фона. Эти условия прямо противоположны условиям изложенного выше метода коротковолнового хвоста . [c.487]

Температура канала разряда. Непрерывный спектр излучения искрового канала пробоя в конденсированных диэлектриках в совокупности с непрозрачностью канала в видимом диапазоне длин волн ограничивают экспериментальные возможности определения температуры. Практически эксперимент позволяет определить либо яркостную, либо цветовую эффективную температуру канала как неравномерно нагретого тела. Наиболее корректным для измерений яркостной температуры представляется метод сравнения с определением температуры по (1.14) для к, равного коэффициенту поглощения оптического слоя исследуемого источника к = для АЧТ). [c.46]

Лазерная термометрия неразрывно связана с комплексом представлений оптики и спектроскопии твердого тела. В основе любого из лазерных методов лежит температурная зависимость какого-либо оптического параметра твердого тела, определенный способ облучения объекта и регистрации сигнала, содержащего информацию о температуре. По данным измерений определяются параметры модели, описывающей взаимодействие излучения с объектом. Даже незначительные несоответствия между экспериментальной схемой и моделью, на основе которой проводятся вычисления, могут приводить к существенным ошибкам при определении температуры. Поэтому применение лазерной термометрии требует детального понимания принципов, особенностей и пределов применимости каждого из методов. [c.24]

Интересно, что эти методы дистанционного пассивного зондирования, которые с успехом были применены для изучения биологических объектов, давно использовались для измерения влажности почв с борта самолета или спутника, поиска полезных ископаемых, исследования небесных тел и Вселенной. Например, температуру вод Мирового океана измеряют чувствительные приборы, установленные на борту одного из спутников системы, .Космос", по интенсивности инфракрасного излучения на длине волны 11,1 мкм и излучения в диапазоне радиоволн — на длине волны 3,2 см. Источник инфракрасного излучения — тончайшая пленка воды толщиной в несколько микрометров на самой поверхности океана, а радиоволны приносят информацию о температуре более глубоких слоев воды. Чем больше частота колебаний излучения, тем сильнее вытесняется это излучение к поверхности исследуемого тела, независимо от природы последнего. Законы и эффекты физики одинаково, ,работают" при исследованиях тела человека и океанской бездны. [c.80]

Существует большое число различных методов измерения температуры тел по излучению, но для измерения высоких температур в реальных технологических процессах применяются следующие типы пирометров квазимо-нохроматический, полного излучения и спектрального отношения. В ряде случаев в связи с техническими трудностями реализации метода полного излучения применяются пирометры частичного излучения. Если посмотреть на графическую интерпретацию закона Планка (рис. 7.1), то можно [c.59]

Погрешность пирометрических измерений связана с неточностью определения коэффициентов черноты тела. Абсолютно черное тело воспроизводится [18] с некоторой степенью приближения с помощью изотермичной полости со скошенной задней стенкой, внутри которой поглощается вся энергия, излучаемая отдельными частями. Метод определения яркостных температур с выделением сравнительно нешироких рабочих спектральных участков надежнее методов измерения температур тел по их суммарному излучению. Однако измерение температур тел по инфракрасному излучению характеризуется рядом особенностей, которые необходимо учитывать. По мере уменьшения температуры тел максимум кривых распределения [c.67]

Во вращающихся эмалеплавильных печах температура измеряется оптическими пирометрами, которые можно применять при измерении температуры выше 800°. Работа этих пирометров основана на использовании методов измерения температуры тела по его световому излучению. В промышленности широко применяются оптические пирометры с исчезающей нитью, принцип действия которых основан на сравнении в лучах определенной длины волны яркости исследуемого тела с яркостью нити пирометрической лампц, установленной внутри прибора. На наших заводах пользуются оптическими приборами ОП и ОППИР-09. Последний своей конструкцией выгодно отличается от других моделей пирометров. На рис. 36 показана схема. оптического пирометра типа ОППИР-09. В этом приборе телескоп пирометра представляет собой одно целое с показывающим прибором, что дает значительные преимущества в сравнении с оптическим пирометром ОП, состоящим отдельно из телескопа и показывающего прибора (миллиамперметра). Оптический пиро метр ОППИР-09 имеет два предела измерения 800—1400° и 1200—2000°. При переходе на второй предел необходимо ввести светофильтр 3. [c.240]

Стремление создать высокотемпературные термоэлектрические термометры из более дешевых и менее дефицитных тугоплавких металлов экономически целесообразно. Кроме того, создание высокотемпературных термоэлектрических термометров при современных требованиях промышленности является и необходимостью, так как контактный метод измерения температуры жидких металлов обеспечивает более высокую точность измерения, чем методы измерения температуры тел по их излучению (гл. 7). Термоэлектрические термометры с электродами из вольфрам-рениевого сплава находят широкое применение для длительного и кратковременного измерения температуры до 2000>—2500°С в нейтральной или восстановительной газовой среде. [c.108]

Радиационные пирометры, называемые также пирометрами полного излучения, это приборы для измерения температуры тел по плотности потока интегрального излучения. Они используются для измерения температуры от 300 до 3800 К. Эти приборы имеют меньщую чувствительность, чем яркостные и цветовые, но измерения радиационными методами часто удается осуществить технически проще. [c.191]

На рис. 7-2-1 дано семейство кривых спектральной светимости Т) = пВо(Я, Т) черного тела в зависимости от длины волны, построенных по формуле Планка, при различных тешгературах. Эти кривые дают наглядное представление о свойствах теплового излучения черного тела, положенных в основу бесконтактных методов измерения температуры тел. Кривые рис. 7-2-1 показывают, что спектральная яркость с увеличением температуры черного тела быстро возрастает. В видимой облаЬги спектра, например, при К = 0,65 мкм, Т = 1000 К и 2000 К спектральная яркость черного тела возрастает соответственно в 20 и 16 раз быстрее, чем температура. Это обстоятельство позволяет осуществлять измерение температуры Б видимой области спектра по изменению с температурой яркости тела в данной длине волны. Условную температуру реального тела, измеренную этим методом, принято называть яркостной температурой. Приборы, предназначенные для измерения яркостной [c.264]

Отсюда следует, что вх = Ах- Это и есть закон Кирхгофа ). Следовательно, при данной температуре тело излучает количество энергии Е,)х = вцЕх, которое равно части энергии излучения черного тела А Е , поглощаемой при той же температуре данным телом. Этим законом пользуются при измерениях температуры лламени по методу обращения линий. [c.37]

Точность измерения стационарных температур зависит не только от предела допускаемых основной и дополнительных погрешностей применяемых средств измерения, а в равной i epe и от условий измерения, от выбранного места, способа установки термоприемника и ряда других причин. Это обусловлено тем, что при применении контактных методов измерения температуры первичный преобразователь (термоприемник) находится в непосредственном контакте со средой, температура которой измеряется. В этих условиях термоприемник является для среды посторонним телом и в той или иной степени нарушает первоначальное температурное поле среды в месте его установки. Средства измерения температуры, на каком бы принципе действия они ни были основаны, показывают только собственную температуру термоприемника, или, точнее, температуру рабочей части (чувствительного элемеш а) термоприемника. При этом необходимо учитывать, что собственная температура термоприемника по ряду причин может отличаться от действительной температуры среды. При измерении стационарных температур такими причинами являются теплообмен излучением между термоприемником и окружающими его телами, отвод или подвод тепла по термоприемнику вследствие теплопроводности, торлюжение потока газа и другие причины. [c.233]

Все рассмотренные выше термометры для измерения температуры (термометры расширения, термоэлектрические и сопротивления) предусматривают непосредственный контакт между чувствительным элементом термомет-)а и измеряемым телом или средой. Лоэтому такие методы измерения температуры иногда называются контактными. Верхний предел применения контактных методов ограничивается значениями 1800—2200 °С. Однако в ряде случаев в промышленности и при исследованиях возникает необходимость измерять более высокие температуры. Кроме того, часто недопустим непосредственный контакт термометра с измеряемым телом или средой. В этих случаях применяются бесконтактные средства измерения температуры, которые измеряют температуру тела или среды по тепловому излучению. Такие средства измерения называются пирометрами. Серийно выпускаемые пирометры применяются для измерения температур от 20 до 6000°С. [c.57]

В последние годы возник большой интерес к методам измерения, в которых используется избыточная информация, содержащаяся в спектре излучения нагретых тел. Принцип новых методов основан на утверждении, что если излучательная способность материала пропорциональна длине волны в степени п, то температура может быть получена из относительных измерений спектральной яркости при п + 2 длинах волн. Для п = 0 мы имеем случай двухцветного пирометра или пирометра отношения, в котором излучате,тьная способность не зависит от длины волны. Если п= и излучательная способность с длиной волны меняется линейно, требуется три длины волны. Проблема с двухцветным пирометром, как было показано, состоит в том, что для равенства излучательной способности при двух длинах волн на практике длины волн должны быть расположены рядом. С другой стороны, легко показать, что чувствительность при увеличении расстояния между длинами волн увеличивается. Подобный анализ для трехцветного пирометра показывает, что даже небольшие отличия от предполагаемого линейного соотношения между излучательной способностью и длиной волны могут приводить к большим погрешностям. Свет [81], однако, отметил, что при использовании современных компьютеров метод определения истинной температуры из измерений при т длинах волн на основе предположения, что излучательная способность является функцией п-й степени от длины волны и т>п, имеет ряд преимуществ. Они состоят в том, что избыточная информация, содержащаяся в [т—(п = 2)] измерениях, должна компенсировать недостаток точности в измерениях относительной яркости при т длинах волн. Трудности достижения высокой точности были показаны в работе Коатса [26], где был сделан вывод, что ни один из этих методов, по-видпмому, не приводит к большей точности опреде.ле-ния Т, чем точность, достигаемая пирометром на одной длине волны с использованием известной величины излучательной способности. [c.392]

Основываясь на законах температурного излучения, мы можем определять температуру раскаленных тел. Если испускающее тето является черным (или достаточно к нему приближается), то для определения его температуры можно воспользоваться законами черного излучения. По существу дела для сильно нагретых тел (выше 2000° С) измерения температуры при помощи термоэлементов, болометров и т. п. не особенно достоверны. Таким образом, в этой области температур и выше единственным надежным способом измерения температуры являются способы, основанные на законах черного излучения. Эти способы проверены не только сопоставлением с данными других термометрических методов в тон области, где последние надежны, но и путем изучения относительного распределения энергии по спектру, что позволяет найти температуру излучателя путем сопоставления экспериментальных данных с теоретическими формулами. [c.701]

Измерение скорости с помощью термоаиемо-метров. Метод основан на зависимости теплообмена нагретого тела от скорости набегающего потока. Наиболее распространены термоанемометры с нагретой нитью (рис. 6.9). Нить термоанемометра из вольфрама, платины или платиноиридиевого сплава диаметром d от сотых долей миллиметра до нескольких микрометров и длиной / = 1 мм крепится на вилке державки зонда и устанавливается перпендикулярно набегающему потоку со скоростью W и температурой Т. По нити пропускают электрический ток I, в результате чего ее температура становится выше температуры Т. Выделяемая теплота передается в основном путем конвекции набегающему потоку и частично рассеивается путем излучения и теплопроводности по конструктивным элементам. В стационарных условиях температура нити связана с током / и падением напряжения на ее концах и соотнощением [c.384]

Целый ряд математических решений, приведенных в предыдущих разделах, можно использовать в качестве основы для экспериментальных методов измерения температуропроводности. Так, например, если твердое тело нагревается плоской нагревательной спиралью с пренебрежимо малой теплоемкостью или излучением источника с очень высокой температурой, то с некоторым приближением реализуется граничное условие, характеризуемое постоянным тепловым потоком на поверхности. Г оэтому можно соответственно преобразовать соотношение (9.6) и найти величину из двух результатов измерения температуры. Кроме того, можно преобразовать соотношение (7.5) так, чтобы по двум наблюдаемым температурам определить как Л, так и А. [c.82]

Ряд методов для измерения температуры твердого тела, разработанных в последние 10-15 лет, объединяет обш,ий признак во всех них применяется зондируюш,ий световой пучок, а термочувствительным элементом является сам исследуемый объект, при этом транспортировка света может осуш,ествляться как в свободном пространстве, так и с помош,ью оптического волокна. Появление активной бесконтактной термометрии твердого тела является естественным этапом после длительного развития пассивной бесконтактной термометрии по тепловому излучению объекта. Создание новых методов происходило, как далее будет показано, с целью преодолеть затруднения, с которыми [c.9]

J аиболее старый метод измерения энергии излучения в видимой области спектра — визуальный. Здесь приемником излучения служит глаз, а основным способом количественных измерений — визуальное уравнивание яркости двух фотометрических полей стандартного и измеряемого. При таких измерениях играет роль только та часть энергии излучения, которая непосредственно вызывает световое ощущение. Чувствительность среднего глаза к монохроматическому излучению разных длин волн характеризуется спектральной световой эффективностью, или видностью (см. кривую на переднем форзаце). Очевидно, что при измерениях энергии светового излучения, основанных на зрительных ощущениях, обычные энергетические характеристики излучения оказываются недостаточными. В таких случаях применяют специальные световые величины, базирующиеся на использовании установленного международным соглашением стандартного источника светового эталона) с определенным распределением энергии по спектру. В качестве эталонного выбрано излучение абсолютно черного тела (см. 9.1) при температуре затвердевания чистой платины (2042 К). Основной светотехнической единицей (входящей в число основных единиц СИ) установлена единица силы света J кандела (от лат. andela — свеча). Кандела (кд) —это сила света, испускаемого с 1/60 см поверхности эталонного источника в направлении нормали. [c.69]

Не менее важны исследования тепловых излучений человека и измерения температуры внутренних областей его организма по радиоизлучению этих областей. Для радиоволн наше тело прозрачно, поэтому только они могут быть носителем дос1йверной информации о температуре а глубине до 5 — 6 см от поверхности кожи. Измерения в дециметровом диапазоне позволяют фиксировать глубинные" радиоизлучения мощностью 10 Вт, тогда как с поверхности кожи идет излучение в инфракрасном диапазоне, средняя мощность которого в 10 млрд. раз выше. Методы и аппаратура радиометрии позволяют почувствовать изменение излучения на 10 Вт, что соответствует изменению температуры на 0,1 — 0,3° К. [c.80]

В статье изложена методика и результаты исследования коэффициента теплопроводности и удельного электрического сопротивления во.ш.фрама pi молибдена в интервале температур от 400 до 2300 К. В опытах при температурах 1200—2300° К осуществлено пирометрическое измерение температуры опытных образцов по имитирующему черное тело кольцевому зазору между образцом и компенсирующим тепловые потери экраном. При таком способе измерения температуры геометрические характеристики калориметрической системы определялись на основании зонального метода расчета суммарного эффмггивного излучения. [c.163]

Энергию, поглощенную калориметром, можно измерить по изменению температуры, объема, давления или некоторых других характеристик, например электрического сопротивления, поглотителя. Поглотителем может быть твердое тело, жидкость или газ. Все эти методы успешно применяются, но наиболее распространен метод, основанный на изменении температуры [23, 24]. Можно сконструировать калориметры проточного типа для измерения средних мощностей от нескольких киловатт до микроватт на грамм (для контроля за дозой излучения [25]) и даже нановатт (с применением чувствительных термостолбиков или приемников Голея [8—10]). [c.114]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...