Пирометры частичного излучения

К данному типу пирометров, измеряющих яркостную температуру объекта, относятся оптические (квазимонохроматические) и фотоэлектри- ческие пирометры, измеряющие энергию потока в узком диапазоне длин волн.

Наиболее распространенным прибором этой группы является квази-

монохроматический пирометр с исчезающей нитью (рис. 2.30).

Принцип действия квазимонохроматических пирометров основан на сравнении яркости монохроматического излучения двух тел: эталонного тела и тела, температуру которого измеряют. В качестве эталонного тела обычно используют нить лампы накаливания, яркость излучения которой регулируют.

Пирометр представляет собой телескопическую трубку с линзой 1 объектива и линзой 4 окуляра. Внутри телескопической трубки в фокусе линзы объектива находится лампа накаливания 3 с подковообразной ни- тью.

 

Рис.2.30. Принципиальная схема квазимонохроматического

(оптического) пирометра с исчезающей нитью:

1-линза; 2-поглащающий светофильтр; 3-лампа накаливания; 4-линза окуля-

ра; 5-красный светофильтр; 6-миливольтметр; 7-источник тока; 8-реостат

 

 

Лампа питается от источника тока 7 через реостат 8. В цепь питания лампы включен милливольтметр 6, конструктивно объединенный с труб- кой телескопа. Шкала милливольтметра отградуирована в градусах темпе- ратуры. Для получения монохроматического света окуляр снабжен крас- ным светофильтром 5, пропускающим только лучи определенной длины волны. В объективе находится серый поглощающий светофильтр 2, слу-

жащий для расширения пределов измерения.

Объектив и окуляр прибора могут перемещаться вдоль оси в теле- скопической трубке, что позволяет получить резкое изображение раска- ленного тела и нити. При подготовке оптической системы к измерению трубку наводят на тело и передвигают объектив до получения четкого изо- бражения тела и нити лампы (в виде резкой черной подковки). Включив источник тока, реостатом регулируют яркость нити до тех пор, пока сред- няя часть ее не сольется с освещенным телом. В этот момент по шкале милливольтметра отсчитывают температуру тела.

Зависимость действительной температуры тела от яркостной, изме-

ряемой пирометром, выражается зависимостью:

−1

⎛ 1

Tд = ⎜

⎝ Tя

− λ ln

С

1 ⎞

⎟,

ελ ⎠

где λ - длина волны монохроматического излучения; С – константа урав-

нения Вина; ελ - степень черноты тела для данной длины волны.

Стабильность показаний пирометра с исчезающей нитью зависит,

главным образом, от постоянства характеристик измерительного прибора и лампы. Лампа с вольфрамовой нитью в течение очень длительного периода сохраняет присущую ей зависимость яркости нити от силы протекающего через нее тока, если температура не превышает 1400°С. Нагрев до темпе- ратуры выше 1400°С приводит к распылению вольфрамовой нити и изме- нению ее сопротивления; возгоняющийся вольфрам оседает на стенках колбы лампы и образует темный налет. По этим причинам яркостная ха- рактеристика лампы изменяется. Предел измерения повышают введением серого светофильтра, который в одинаковой степени поглощает энергию волн всех длин. Стекло серого светофильтра выбирают такой оптической плотности, чтобы при яркостной температуре излучателя выше 1400°С нить лампы накаливания нагревалась до яркостных температур не выше

1400°С. В соответствии с этим милливольтметр снабжают двумя шкалами: верхней – для измерения температур от 800 до 1400°С с выведенным се- рым светофильтром и нижней – для температур выше 1300°С с введенным серым светофильтром.

Приборостроительная промышленность выпускает переносные пи- рометры с исчезающей нитью в различном конструктивном оформлении для температур от 800°С до нескольких тысяч градусов. Пирометры рабо- тают с эффективной длиной волны 0,65 или 0,66 мкм.