Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Для нахождения- связи яркостных температур тела 6г и 6, в лУчах Длин волн Х„и Х, с цветовой темпеРатУРой того же тела Т„, измеренной при тех же длинах волн, представим выражение (7-2-16) в следующем виде: вфьЯ по(хь Ю п0(х~ '7,) в(Т) - в.Р.', 6.) - в. Сл.', тд. Подставив в правую часть этого уравнения значения спектраль- ных яркостей по формуле Вина, после сокращения и логарифми- рования получим: Т=~' (7-2-18) х~а — х з Формулу (7-2-18) используют в мегрологической практике при градуировке на цветовые температуры образцовых излучателей, применяемых для градунровки цветовых пирометров. Радиационная температура.
Радиационной температурой реаль- ного тела Тг называется такая температура черного тела, при кото- рой его полная мощность излучения равна полной энергии, излу- чаемой реальным телом при температуре Т. Согласно этому опреде- лению радиационной температуры с учетом выражения (7-2-6) имеем: В (Т) = вгВ, (Т) = В, (Тр). Учитывая формулу Стефана — Больцмана (7-2-12), получим: егооТ'=ооТ~, откуда (7-2-19) Эта формула позволяет осуществлять переход к действительной температуре тела Т, зная коэффициент излучения и радиационную температуру Тр, измеренную пирометром. При определении зг по таблицам, приводимым в литературе, необходимо иметь в виду, что применяемые пирометры полного излучения (радиационные пирометры) не используют весь спектр от нуля до бесконечности. Поэтому выбранное значение зг должно соответствовать спектральной характеристике применяемого пирометра полного излучения. Так как для всех реальных тел 0 .
зг ( 1, то, как видно из формулы (7-2-19), радиационная температура тела всегда будет меньше его дейстшпельной температуры. 7-3. Оптические пирометры Оптические пирометры или так называемые пирометры визуальные с чисчезаюшей» нитью переменного накала широко применяются для измерения яркостной температуры в видимой области спектра. Интервал измеряемых температур для общепромышленных пирометров с исчезающей нитью установлен от 700 до 8000'С в видимой области спектра (ГОСТ 8335-74), Измерение яркостных температур пиромеграмн с исчезающей нитью основано на сравнении в свете аффективной длины волны в видимой области спектра яркости исследуемого тела с яркостью нити пирометрической лампы. При атом в качестве чувствительного илемеита (лучеприемника) для фиксирования наличия или отсут:твия равновесия яркостей двух одновременно рассматриваемых изображений тел служит человеческий глаз.
Вследствие этого измерения температуры пирометром с исчезающей нитью отлича- ются известной субъектив- 7 Ф 7 г 8 8 ностЬЮ, Что Следует иметь в виду при их применении. Пирометр (рис. 7-3-1) состоит из первичного преобразователя (телескопа), измерительного прибора и источника питания. Изображение объекта, темпера- 8 туру которого необходимо измерить, с помощьюобъектива создаегся вфокальной ;но. 7-злк схема Усчюйстна оптнюкого плоскости телескопа, В парометра с исчезающей нитью накала.
атой же плоскости располо( — ааъентнвг 2 — пнрометрнчесаая лампа: а— щулярг а — диаФрагма входная: а — двафрагыа жена вольфрамовая нить гыхслная; а — ярасныа светоФнлыр: 7 — поглс- пиромегрииескей лампы. щающее стелло; З вЂ” реостат. Окуляр телескопа, предназначенный для наблюдеиия нити лампына фоне изображения источника излучения (объекта), может перемещаться вдоль оптической оси, что дает возможность устанавливать необходимую видимость нити лампы на фоне изобракения объекта. Для постоянства и ограничения углов входа и выхода в оптической системе телескопа установлены две диафрагмы.
((ри строго определенных значениях входного и выходного углов, зазмера отверстия входной диафрагмы, диаметра объектива в свету, )(окусыого расстояния окулярной линзы и диаметра выходного зрачкаа (выходной диафрагмы) телескопа, а также некоторых других зазмеров достигается независимость показаний оптического пироиетра от изменения положения объектива относительно фокальной ъиоскостн, а следовательно, и от изменения расстояния от источника излучения до объектива. Между окуляром и выходной диафрагмой находится стеклянный кРасный светофильтр дпя монохроматизации пучка лучей, попадаюцих в глаз наблюдателя. Этот светофильтр можно вывести из поля трения для облегчения наводки и фокусировки телескопа при незольшой яркости источника излучения, но в момент уравнивания яркости и измерения он должен быть обязательно введен в поле зрения, Накал нити пиромегрической лампы, а следовательно, и ее яркость зависят от протекающей по нити силы тока, которая регулируется с помощью реостата.
В общепромышленных оптических пирометрах в качестве измерительного прибора используется показывающий милливольтметр со шкалой, позволяющей производить отсчет яркостной температуры, выраженной в градусах Цельсия, В некоторых типах оптических пирометров в качестве показывающего прибора применяется миллиамперметр, включаемый последовательно с нитью лампы, Следует отметить, что при начале свечения нити лампы ток составляет примерно 50% тока при накале нити, соответствующем температуре верхнего предела измерения, в то время как напряжение на зажимах лампы достигает примерно 25% напряжения, соответствующего той же температуре.
Поэтому измерять напряжение на зажимах лампы выгоднее, чем ток, так как в этом случае лучше используется шкала злектроизмерительного прибора. В оптических пирометрах повышенной точности и образцовых в качестве измерительных приборов используются потенцнометры, обеспечивающие большую точность измерения. При фокусировке телескопа объектив перемещают вдоль оптической оси, добиваясь резкой видимости объекта и совпадения плоскости его изображения с плоскостью нити лампы. Когда телескоп фокусирован на объект, яркостная температура которого измеряется, в поле зрения на фоне изображения источника видна верхняя часть дуги нити лампы. Если при этом яркость нити будет меньше, чем яркость фона изображения источника, то нить представится черной; если фон имеет меньшую по сравнению с нитью яркость, то нить будет выглядеть как светлая дуга на более темном фоне. Меняя сопротивление реостата, можно установить такую силу тока, при которой в пределах контрастной чунствительности человеческого глаза равенство яркостей нити н фона создает эффект исчезновения нити, которая перестает быть видимой.
Соответствующее этому равенству яркостей напряжение на зажимах лампы отсчитывается по включенному в цепь измерительному прибору. Для удобства применения рабочих пирометров показывающие приборы снабжаются обычно шкалой, позволяющей отсчитывать непосредственно яркостную температуру, выраженную в градусах Цельсия. В оптических пирометрах для монохроматизацин света применяют светофильтр из красного стекла марки КС-15, На рис.
7-3-2 представлены кривые пропускания красного светофильтра для разных длин волн и относительной спектральной чувствительности человеческого глаза или так называемой относительной видности глаза. Горизонтальная штриховка обозначает спектральную область чувствительности человеческого глаза, а наклонная штриховка— область поглощения лучистой энергии в красном светофильтре. Таким образом, человеческий глаз через красный светофильтр воспринимает только область спектра, отмеченную горизонтальной н вертикальной штриховкой, Это позволяет световой поток рассмат- ривать как эквивалентное монохроматическое излучение со значением эффективной длины волны Х„определяемым с погрешностью, обычно не превышающей 0,01 — 0,02 мкм. У применяемых оптических пирометров с красным светофильтром из стекла КС15 эффективная длина волны лежит в пределах 0,66 — 0,66 мкм. Выше отмечалось, что прн повышении температуры тела в ссютветствии с законом смещения Вина максимум энергии излучения смещается в сторону коротких волн; это в свою очередь обусловливает уменьшение эффективной длины волны пирометра.
Для пирс- метра, использующего для монохроматизации красный светофильтр, смещение эффективной длины вол- Ф, тта ны при измерении температуры йз тела от 800 до 3000'С не превышает ав 1 0,002 — 0,003 мкм. Это смещение не велико и для рабочих пирометров Р,з не учитывается. Надежность работы оптических пирометров определяется главным дг образом стабильностью характер ристик пиромегрической лампы з+ Рз да ду ияи и постоянством показаний измери- тельного прибора. Опыт показал, Рис. 7-э-в. Кривые спектральной что у пирометрической лампы с чувствительности человеческого тлв- вольфрамовой нитью в течение вв (1) и пропусилиия краевого си~то очень д лг го времени сохраняется фильтря (2). о о постоянство характеристик, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
