Бесконтактные методы измерения температуры

О температуре нагретого тела можно судить на основании измерения параметров его теплового излучения, представляющего собой электромаг- нитные волны различной длины. Чем выше температура тела, тем больше энергии оно излучает. Тепловые лучи испускаются всеми нагретыми физи- ческими телами, которые при температурах около 500 - 600°С начинают испускать излучение, видимое человеческим глазом, причем яркость све- чения нагретых тел быстро возрастает с повышением температуры.

Накаленные твердые тела испускают сплошной спектр излучения, состоящий из электромагнитных волн различной длины. Видимое челове- ческим глазом электромагнитное излучение, называемое светом, представ- ляет собою лишь весьма узкий диапазон спектра шириной 0,35 мкм с дли- нами волн от 0,40 до 0,75 мкм. Невидимые лучи с большей длиной волны (более 0,75 мкм) относятся к инфракрасному участку спектра излучения, охватывающему диапазон от 0,75 до 400 мкм, за которым инфракрасный участок спектра постепенно переходит в диапазон радиоволн. Невидимые лучи с меньшей длиной волны (менее 0,40 мкм) относятся к ультрафиоле- товому участку спектра излучения.

В области температурных измерений используют в основном диапа-

зон инфракрасных и видимых лучей.

Термометры, действие которых основано на измерении теплового излучения, называют пирометрами. Они позволяют контролировать тем- пературу от 100 до 60000С и выше. Одним из главных достоинств данных устройств является отсутствие влияния измерителя на температурное поле

нагретого тела, так как в процессе измерения они не вступают в непосред- ственный контакт друг с другом. Поэтому данные методы получили назва- ние бесконтактных.

Все приборы, измеряющие температуру бесконтактным методом, т.е. дистанционно, обладают следующими преимуществами по сравнению с приборами, измеряющими температуру контактными методами:

1) имеют принципиально неограниченный верхний температурный предел измерения;

2) обеспечивают возможность измерения температур излучателей,

находящихся на большом расстоянии от пирометра;

3) не искажают температурное поле объекта измерения;

4) могут применяться для измерения температур газовых потоков при больших скоростях.

На основании законов излучения разработаны пирометры следую-

щих типов:

1. пирометр частичного излучения (ПЧИ) – измеряется энергия в ог-

раниченном фильтром (или приемником) участке спектра;

2. пирометр спектрального отношения (ПСО) – измеряется отноше-

ние энергии фиксированных участков спектра;

3. пирометр суммарного излучения (ПСИ) – измеряется полная энер-

гия излучения;

В зависимости от типа пирометра различаются яркостная, цветовая и радиационная температуры.

Яркостной температурой реального тела Тя называют температуру, при которой плотность потока спектрального излучения абсолютно черно- го тела равна плотности потока спектрального излучения реального тела для той же длины волны (или узкого интервала спектра) при действитель- ной температуре Тд.

Цветовой температурой реального тела Тц называют температуру,

при которой отношения плотностей потоков излучения абсолютно черного

тела для двух длин волн λ 1 и λ 2 равно отношению плотностей потоков из-

лучений реального тела для тех же длин волн при действительной темпе-

ратуре Тд.

Радиационной температурой реального тела Тр называют темпера- туру, при которой полная мощность абсолютно черного тела равна полной энергии излучения данного тела при действительной температуре Тд.