Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 32
Текст из файла (страница 32)
5.4,б. Мощность излучения, приходящая на термопару, согласно рис. 5.4, б есть Рэ= 4 рч~АаТэ+( ~ —.4з) Тг~ а согласно рис. 5.4, а Р1 — 7т~ чвав 4Р иппгпклнив и глспгостглнвнив инэгакглсных лгчвй [гл. 5 как это дано формулой (5.!2). Разность мощностей, которая и образует сигнал, есть ЬР = — з(Та — Т,). д Азадз д 4Рз (5. ! 4) Таким образом, сигнал прямо пропорционален квадрату диаметра зеркала и обратно пропорционален квадрату расстояния до объекта. Для термопар одинаковой чувствительности (в вольтах на ватт) выход не зависит от размера термопары, если только последний достаточно велик для того, чтобы на ием уместилось все изображение объекта.
Отсюда не следует делать вывод, что размер термопары вообще не играет роли; шумы и другие соображения заставляют делать размеры термопары не больше, чем необходимо, чтобы на ней уместилось лишь полное изображение объекта. Хотя полученные результаты относились только к приборам с одним чувствительным элементом, они легко применяются и к приборам компенсационного типа с двумя элементами; тогда одна из термопар находится в условиях рис. 5.4, а, в то время как другая — в условиях рис. 5.4, б. Таким образом, прибор дает сразу необходимую разность мощностей.
Калибровка радиометра. Приемник суммарного излучения можно проградуировать в лаборатории, используя условия случая а) и формулу (5.13). Подходящими источниками излучения часто оказываются две тонкостенные прямоугольные банки емкостью в ! галлон=4,5 л с наружными стенками, окрашенными пигментной краской, и наполненные водой известных температур Тд и Тд. Испускательная способность окрашенных поверхностей таких банок для суммарного иалучения обычно заключена между 0,90 и 0,95 и выше. Если нужна ббльшая точность, можно применять куб Лесли ([.ез!!е); для этого в одну из сторон кубической банки нужно вделать конус с углом при вершине в 20 — 30' так, чтобы вершина конуса находилась внутри банки. Банку следует наполнить равномерно нагретой водой. Построить же очень точную модель черного тела — нелегкая задача, в частности, по причине неоднородностей в нагреве.
Конечно, каждый подходящий источник излучения сам по себе может быть калиброван при помощи заранее градуированной термопары по методу, указанному на рис. 5.2, или при помощи сравнения с эталонным источником излучения Бюро стандартов. И з м е р е н и е и с п у с к а т е л ь н о й с п о с о 'б н о с т и.
Нормальная испускательная способность какой-нибудь поверхности определяется в условиях случаи а) при помощи формулы (5.13). Для этого сначала измеряют сигнал от поверхности с температурой Т, когда термопара (или вспомогательная промежуточная поверхность) находится при температуре Тд, а затем то же измерение повторяют с черным телом при той же температуре Та з-качестве источника 5.
1] 157 стммлзнов излтчиние излучения. Тогда испускательная способность есть отношение показаний измерительного прибора М, и Мз в обоих случаях: М ч (Тза — '74) (5.15) Нормальная испускательная способность некоторых материалов при обычных температурах приведена в таблице 5.1. Необходимо отметить, что испускательная способность непрозрачных материалов определяется свойствами их поверхности; всякое изменение состояния поверхности изменяет испускательную способность; примером может служить обработка металлических поверхностей.
Рассматривать испускательную способность как физическое свойство самого вещества можно только в том случае, если при измерениях пользовались непрозрачными полированными образцами, Таблица 5.1 Нормальная испускательная способность при обычных температурах Температура Испускательиая способ- ность Материал Окрашенные пленки Пигментные краски любого цвета!) . Алюминиевая краска Специальная алюминиевая краска з) .
100 100 100 †3 0,90 — 0,94 0,25 0,18 г) Завдег зо и у. А. Тяе Еа!ззй41у о1 Г(ачу А!иа!вва Ра1в1з аяд о1 Огана!аг Р!йаея1 Ра)пгз, Хй!. йерог! Н-2024 (Матей 1943). з) Бап д егзоя д А., Тне Егл)зв1ю1у аг 700~ Р о1 Неа! йез(впиши А!впипшп Ра1вгз, Нй(. йерог1 Н-2122 (ув!у 1943). з) Меаогаядиа йерогг 1гоа А. Н. Рйнп5 1о Л. А. яапоегзоп (1943). ч) В ага ее В. Т., Рогзу! ве РА Е. апа А бааз Е. Я., Тйе Тога! Епиза(чну о1 Уагюнз Ма1ег!а!з а! 100 500~С, у.
Орг. Зос. Аа. 37, 804 (1947). Металлы Холодно-катаная сталь, чистая серая !) То же, натертая стальйой шерстью г) То же, травленая в НС1') То же. полированная до блеска !) Алюминиевая фольга з) Алюминиевый лист, глздкий!) . То же, зашкуренный Нержавеющая сталь з) Латунь полированная а) . э , оксидированиая в синий цвета) Уголь, грубая поверхность 4) Э Э 4) 150 150 150 150 100 150 100 100 100 100 500 0,60 0,46 0,35 0,1 1 0,04 0,08 0,70 0,09 0,05 0,07 0,77 0,72 158 испгсклнив и глопгоптглнвнив иневлкглсных лгчвй 1гл. 5 Неоднородные материалы, такие, как окрашенная пленка, анодированный алюминий, блестящие поверхности, покрытые тонким слоем лака, обладают испускательной способностью, зависящей от толщины пленки, свойств органических растворителей и т.
п. Вообще можно сказать, что при обычных на земной поверхности температурах от 273 до 500'К большинство предметов, за исключением полированных металлов, существенно близки к черному телу. Землю с ее покровами, воду, лес, кирпичи, камни, пигментные краски любого цвета, одежду, стекло, дерево, человеческую кожу можно считать черными телами, если ограничиться их испускательной способностью при обычных температурах. Полированные металлы и металлические краски вообще имеют малую испускательную способность. Заметная разница з испускательной способности пигментных и алюминиевых красок вызвана различиями в свойствах наполнителей.
В обоих случаях главной излучающей средой является органический растворитель, который сильно поглощает, так как собственные частоты химических образований С вЂ” Н, С=С, СН, СНа и т. п. лежат в спектральной полосе от 3 до 15 р,. В случае пигментных красок падающее на поверхность излучение многократно рассеивается во всех направлениях, что вызывает увеличение длины пути, проходимого излучением внутри пленки органического растворителя. Это вызывает увеличение коэффициента поглощения, а так как он численно равен испускательной способности, то эта последняя возрастает при добавлении пигментного красителя в слой органического растворителя. Даже добавление каменной соли, ксторая прозрачна для инфракрасных лучей и сама по себе в инфракрасной области имеет малую нспускательную способность, вследствие описанного рассеивающего действия увеличивает испускательную способность пленки из органического растворителя.
Наполнитель из металлических хлопьев действует совершенно иначе вследствие замечательного явления, состоящего в том, что хлопья металла располагаются главным образом параллельно поверхности пленки как падающие листья на земле, так что рассеяние приходящего излучения имеет избирательную направленность назад. Поэтому путь луча в органическом растворителе оказывается коротким, а поглощение незначительным, вследствие чего испускательная способность также оказывается низкой.
Нужно подчеркнуть, что предыдущие рассуждения, относящиеся к суммарной испускательной способности всех длин волн, применимы только к такой области спектра, для которой данный материал непрозрачен и,'следовательно, только до температур, при которых излучение, лежащее вне этой области спектра, имеет пренебрежимо малую интенсивность. Так, стекло, которое при обыкновенной толщине непрозрачно для волн длиннее 3 р, является черным излучателем до температур приблирительно 400'К, поскольку при этих температурах излучение с длиной спяктглльнов глспгвдялйния излгЧвний волны меньше 3 !а незначительно.
Стеклянный шарик, нагретый до свечения, будет испускать большую часть энергии в инфракрасной области, для которой он непрозрачен, но будет также излучать и в видимой части спектра, где он полупрозрачен. Из этого примера видно, что экспериментатор в своих выводах всегда должен прини. мать во внимание физические особенности материала и спектральное распределение интенсивности излучения как функцию температуры. 6.2.
Спектральное распределение излучения В предыдущем параграфе мы занимались суммарной мощностью излучения, т. е. интегральной мощностью всех длин волн от нуля до бесконечности, причем рассматривали либо черное тело при некоторой температуре Т, либо серое тело с испускательной способ- ностью а, которая остается одинаковой для всех длин волн. В на- стоящем параграфе мы рассмотрим законы, описывающие мощность излучения как функцию двух переменных: температуры и длины волны, а также следствия иэ этих законов и их упрощвнные формы, которые удобны для применения в отдельных случаях. Закон излучения Планка. Спектральное распределение излучения черного тела определяется законом излучения Планка ').
Этот закон следующим образом описывает излучение единицы поверхности черного тела внутри полусферы в малом интервале длин волн от Л до Л+ЬЛ: (6.16) е" — ! где .Уа — мощность излучения единицы поверхности в интервале от Л до Л+ ЬЛ (монохроматическая или спектральная мощность излучения), с, = 3,132 ° 10 " вяг сл~, са = 1,436 см град, Л вЂ дли волны в см, Т вЂ ' абсолютная температура ('К). Спектральная интенсивность излучения, по аналогии с изложенным выше, есть — . Если при вычислении аа длина волны Л взята в сантиУа метрах, результат будет иметь размерность: [вла см а на см на полусферу]. Но ее можно вычислять также, применяя любые еди) ницы, удобные для работы, например, для Л и дЛ часто выбирают микроны (1 !а = 10 а см); иногда удобно выбрать другие единицы для а!Л и получить результат, например, с такой размерностью; [ввг сла-а на 100 ангстрем).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
