Бесконтактные методы

Радиационные пирометры

Радиационные пирометры (суммарного излучения) определяют температуру тела по плотности интегрального излучения лучей всех длин волн, теоретически от = 0 до = ∞. Практически оптическая система радиационных пирометров обычно ограничивает пропуска­ние длинных волн. У стекла коэффициент пропускания волн резко уменьшается при ≈2,5 мк, достигая нулевого значения для ≥3 мк. Оптический кварц нормально пропускает волны длиной ≈3,5 мк, после чего коэффициент пропускания волн снижается, достигая нуля для ≥4,2 мк. При измерениях низких температур порядка 100°С, когда интенсивность излучения коротких волн (<1,0—1,5 мк) становится ничтожно малой и интеграль­ное излучение определяется длинноволновой частью спектра, при­меняют для оптических систем другие материалы, например синте­тический фтористый литий. Последний при толщине 2 мм имеет границу пропускания ≈9 мк. Очевидно, что в таких условиях пирометры строго не подчиняются закону Стефана—Больцмана.

Приемник интегрального излучения должен быть практически чувствительным ко всем длинам волн измеряемого участка спектра и выполняется обычно в форме тонкой металлической пластинки, покрытой сажей. Температура пластинки устанавливается в резуль­тате теплового равновесия между подводимым потоком лучистой энергии и теплоотводом от пластинки в окружающую среду.

Температура пластинки обычно измеряется несколькими последова­тельно соединенными термопарами (термобатареей).

Рис. 16. Схема приемника из­лучения с термобатареей из шести термопар

На рис. 16 показана схема приемника излучения с термобата­реей из шести термопар. Рабочие концы термопар 2 расклепыва­ются в форме Отдельных тонких секторов 4, зачерняются и распо­лагаются в виде венчика. Поток лу­чистой энергии воспринимается пло­щадью, диаметром, несколько большим диаметра зачерненных сек­торов. Свободные концы термопар привариваются к тонким металличе­ским пластинкам 1, прикрепленным к слюдяному кольцу 3 и находятся вне зоны лучистого потока. Слюдя­ное кольцо зажимается в металли­ческом корпусе. Температура сво­бодных концов термопар близка к температуре корпуса. В современ­ных радиационных пирометрах типа «Рапир» приемник излучения состо­ит из десяти термопар, собранных по схеме, изображенной на рис. 16. Металлический корпус с прием­ником излучения, оптической систе­мой и другими дополнительными устройствами называют телеско­пом радиационного пирометра.

В старых конструкциях радиационных пирометров приемник излучения вме­сте с термопарами помещался в стеклянном баллончике, наполненном воздухом или инертным газом, и имел вид электрической лампочки. Температура свобод­ных концов термопар в этом случае уже заметно отличалась от температуры корпуса телескопа.

Иногда в качестве приемника излучения применяют болометры. Болометры представляют собой миниатюрные металлические или полупроводниковые пла­стинки, покрытые металлической чернью или сажей и меняющие свое электриче­ское сопротивление при нагревании лучистым потоком. Болометры могут воспри­нимать излучение волн практически всех длин.

Можно, в принципе, использовать и любые другие теплочувствительные эле­менты.

Оптическая система телескопа предназначается для концент­рации измеряемого потока лучистой энергии на приемнике излу­чения. Существуют две разновидности оптических систем: рефракторная-преломляющая (с линзой) и рефлекторная-отражающая (с собирательным зеркалом).

Рефракторные оптические системы (рис. 17, а) концентрируют лучистый поток после линзы 1 и диафрагмы 2 внутри конуса с уг­лом . Рабочая часть приемника излучения 3 лежит внутри конуса. Для наводки на измеряемое тело служит окуляр 4, закрываемый для защиты глаза красным или дымчатым светофильтром 5. Патру­бок 6 используется для вывода проводов от термобатареи.

Другие статьи по теме

Токарные автоматы и полуавтоматы
Окружающий нас материальный мир един и вместе с тем много­образен. Опираясь на данные частных наук, научная философия изуча­ет наиболее общую структуру мира. С позиций научной философии реальный мир — это последовательность беско ...

Конструкционный анализ круглопильных станков для продольной распиловки бревен
В настоящее время раскрой древесины осуществляется методом пиления с применением в качестве инструмента полосовых (рамных), ленточных и круглых пил. При пилении часть материала, в пределах пропила, срезается зубьями и уда ...