Оптические пирометры

В промышленных и лабораторных исследованиях возникает необходимость измерять более высокие температуры, кроме того, часто недопустим непосредственный контакт термометра с измеряемым телом или средой. Таким термометром с допустимой погрешностью до 4 % является оптический пирометр (от греч. Pyr – огонь), принцип работы которого основан на использовании теплового излучения тел в видимой области спектра. Пирометры, применяемые для измерения температур, подразделяют на следующие типы: квазимонохроматические (яркостные), полного излучения (радиационные) и спектрального отношения (цветовые). Яркостные пирометры позволяют визуально определять, как правило, без использования специальных устройств, температуру нагретого тела, путем сравнения его цвета с цветом эталонной нити. Цветовые пирометры позволяют делать вывод о температуре объекта, основываясь на результатах сравнения его теплового излучения в различных спектрах. Радиационные пирометры оценивают температуру посредством пересчитанного показателя мощности теплового излучения.

1. Квазимонохроматические пирометры (яркостные пирометры)

Пирометр, действие которого основано на использовании зависимости абсолютной температуры тела Т и спектрального распределения энергетической яркости, называется квазимонохроматическим пирометром.

Одним из наиболее распространенных квазимонохроматических пирометров является пирометр с исчезающей нитью (рис. 1.9).

Рис. 1.9 Оптический пирометр с исчезающей нитью

Он состоит из телескопа с объективом 1, в фокусе которого помещена вольфрамовая нить пирометрической лампы 5, окуляра 4, через который наблюдатель проводит измерение. За окуляром установлен светофильтр 3 , пропускающий лучи лишь одной длины волны. Между объективом телескопа и пирометрической лампой помещено поглощающее стекло 7, которое предназначено для ослабления яркости исследуемого объекта при измерении температур выше 1400С, а также фильтры 2 с узкой полоской пропускания. Нить лампочки питается от аккумулятора, ее накал можно регулировать вручную реостатом 6.

2. Пирометры спектрального отношения (цветовые пирометры)

Принцип работы пирометров спектрального отношения основан на измерении температуры путем измерения соотношения энергетических яркостей нагретого тела на двух узких участках длин волн в видимом спектре излучения.

Принципиальная схема цветового пирометра ЦЭП-2М представлена на рис.1.10.

Излучение объекта измерения через защитное стекло 1 и объектив 2 падает на фотоэлемент 4. Между объективом и фотоэлементом установлен вращающийся диск (обтюратор) 3, в который вставлены два светофильтра – красный и синий. Благодаря этому фотоэлемент попеременно освещается красным и синим светом и выдает поочередно импульсы тока, пропорциональные монохроматическим яркостям красного и синего излучений накаленного тела. Эти импульсы усиливаются усилителем 5 и преобразуются специальным электронным логарифмирующим устройством 6 в постоянный ток.

Рис. 1.10 Принципиальная схема цветового пирометра ЦЭП-2М