Пірометри
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Пірометри

Пірометри (від греч.(грецький) pýr — вогонь і ...метр ) , прилади для виміру температури непрозорих тіл по їх випромінюванню в оптичній діапазоні спектру. Тіло, температуру якого визначають за допомогою П., повинне знаходитися в тепловій рівновазі і володіти коефіцієнтом поглинання, близьким до одиниці (див. Пірометрія ) . Поширені яскравість, колірні і радіаційні П. Основним типом є П. яскравості, що забезпечує найбільшу точність вимірів температури в діапазоні 10 3 , — 10 4 До . У простому візуальному П. яскравості із зникаючою ниткою ( мал. 1 ) об'єктив фокусує зображення досліджуваного тіла на плоскість, в якій розташована нитка (стрічка) еталонної лампи розжарювання. Через окуляр і червоний фільтр, що дозволяє виділяти вузьку спектральну область біля довжини хвилі l е = 0,65 мкм, нитку розглядають на тлі зображення тіла і, змінюючи струм напруження нитки, добиваються вирівнювання яркостей нитки і тіла (нитка у цей момент стає невиразною). Шкала приладу, реєструючого струм напруження, прокалібрована зазвичай в °С або До, і у момент вирівнювання яркостей прилад показує так звану температуру яскравості ( T b ) тіла. Дійсна температура тіла Т визначається на основі законів теплового випромінювання Кирхгофа і Планка по формулі:

  Т = Tbc2/ ( C 2 + l еТь Ina l,t ) , (1)

де C 2 = 0,014388 м-коду ×К, a l , T — коефіцієнт поглинання тіла, l е — ефективна довжина хвилі П.

  Точність результату в першу чергу залежить від строгості виконання умов пірометрія, вимірів (a l , T » 1 і ін.). У зв'язку з цим спостережуваній поверхні надають форму порожнини. Основна інструментальна погрішність обумовлена нестабільністю температурної лампи. Помітну погрішність можуть вносити також індивідуальні особливості ока спостерігача. У фотоелектричних П. ( мал. 2 ) цей вигляд погрішності відсутній. Погрішність зразкових лабораторних фотоелектричних П. не перевищує сотих доль градуса при Т = 1000 °С. Промислові серійні фотоелектричні П. володіють на порядок більшою погрішністю, візуальні — ще на порядок більшої. Зразкова яскравість П. прийнята в якості основних інтерполяційних приладів, що визначають Міжнародну практичну температурну шкалу (МПТШ-68) при температурах вище за точку твердіння золота (1064,43 °С).

  Для виміру температури тіл, в яких а » const в оптичному діапазоні спектру, застосовують колірні П. Етімі П. визначають відношення яркостей зазвичай в синьою і червоною областях спектру b 1 (l 1 , T) / b 2 (l 2 , T ) (наприклад, для довжин хвиль l 1 = 0,48 мкм і l 2 = 0,60 мкм ) . Шкала приладу прокалібрована в °С і показує колірну температуру T з . Дійсна температура Т тіла визначається по формулі

.(2)

  Колірні П. менш точні, менш чутливі і складніші, ніж яскравість; застосовуються в тому ж діапазоні температур.

  Найбільш чутливі (але і найменш точні) радіаційні П., або П. сумарного випромінювання, реєструючі повне випромінювання тіла. Дія їх засновано на Стефана — Больцмана законі випромінювання і Кирхгофа законі випромінювання . Об'єктив радіаційних П. фокусує спостережуване випромінювання на приймач (зазвичай термостолбік або болометр), сигнал якого реєструється приладом, прокаліброваним по випромінюванню абсолютно чорного тіла і показуючим радіаційну температуру T r . Дійсна температура визначається по формулі

 (3)

де a T — повний коефіцієнт поглинання тіла. Радіаційними П. можна вимірювати температуру, починаючи з 200°С. У промисловості П. широко застосовують в системах контролю і управління температурними режимами всіляких технологічних процесів.

  Літ.: Рібо Р., Оптична пірометрія, пер.(переведення) з франц.(французький), М. — Л., 1934; Гордов А. Н., Основи пірометрії, 2 видавництво, М., 1971.

  Ст Н. Колісників.

Мал. 2. Оптична система автоматичного фотоелектричного пірометра: 1 — джерело випромінювання; 2 — лінзи оптичної системи; 3 — модулятор, поперемінно проникний випромінювання джерела і еталонної лампи 4 до фотоелемента 7; 5 — фільтр з вузькою частотною смугою пропускання; 6 — погнута лінза. Фотоелемент по черзі освітлює то джерелом, то лампою. При нерівності створюваних ними освещенностей в ланцюзі фотоелемента виникає змінна складова фотоструму, амплітуда якої пропорційна різниці освещенностей. При вимірах струм напруження лампи регулюють так, щоб змінна складова фотоструму дорівнювала нулю.

Мал. 1. Принципова схема візуального пірометра яскравості із зникаючою ниткою: 1 — джерело випромінювання; 2 — оптична система (телескоп пірометра); 3 — еталонна лампа розжарювання; 4 — фільтр з вузькою смугою пропускання; 5 — об'єктив; 6 — реостат, яким регулюють струм напруження; 7 — вимірювальний прилад (міліамперметр).