Пирометры полного излучения
Пирометры, действие которых основано на использовании зависимости температуры от интегральной энергетической яркости, называются пирометрами полного излучения. В отличие от квазимонохроматических, пирометры полного излучения измеряют яркость не в узкой полоске излучения, а по всему спектру (или почти по всему).
На практике трудно осуществить приемник излучения, который поглощал бы излучение всех длин волн от 0 до ∞. Пирометр, действие которого основано на зависимости температуры от интегральной энергетической яркости в широком, но ограниченном интервале длин волн, называется пирометром частичного излучения.
На рисунке 39 приведены две схемы пирометров полного излучения
Рис. 39. Пирометры полного излучения:
а – рефракторный; б – рефлекторный.
В рефракторном пирометре (рис.39, а) излучение от измеряемого тела 1 собирается объективом (линзой) 2 и через диафрагму 3 фокусируется на горячих спаях термобатареи 4, заключенной в специальную колбу. Параллельно термобатарее включен медный резистор 5, предназначенный для автоматического введения поправки на температуру свободных концов термопар. Термо-ЭДС измеряется прибором 9. Для наведения телескопа на объект измерения служит окуляр 6 и диафрагма 7.
В представленном на рисунке39, б) рефлекторном пирометре излучение через инфракрасный фильтр 2 и диафрагму 3 попадает на рефлектор 6, (вогнутое зеркало) отражается, а затем фокусируется на горячих спаях термобатареи 4. Мост 5 с медным сопротивлением служит для автоматического введения поправки на температуру свободных концов термобатареи. Для наведения на объект служит отверстие 7 в центре рефлектора.
Пирометры спектрального отношения
Если рассматривать отношение спектральных энергетических яркостей для двух длин волн, то можно заметить, что это отношение будет изменяться с изменением температуры.
Пирометр, действие которого основано на использовании зависимости от температуры тела отношения спектральных энергетических яркостей для двух фиксированных длин волн, называется пирометром спектрального отношения.
Рис.40.Пирометр спектрального отношения.
Рассмотрим одну из схем такого пирометра (рис.40). Излучение от измеряемого тела 1 поступает в объектив 2 и затем на светофильтр 3 из фосфида индия. Этот фильтр выделяет из всего частотного спектра две волны разной длины (прошедшая через фильтр волна λ2=1,034 мкм и отраженная волна λ1=0,888 мкм.). Отраженная волна через зеркало 4 направляется на кремниевый фотоэлемент 5, на котором под влиянием света возникает фото - ЭДС ελ1. Проходящая через фильтр 3 волна через зеркало 6 направляется на фотоэлемент 7, на котором возникает фото - ЭДС ελ2. Электродвижущая сила ελ2 фотоэлемента 7 уравновешивается частью выходного напряжения фотоэлемента 5 на реохорде 8 компенсатора напряжений. Положение движка реохорда 8 пропорционально отношению ελ2/ελ1, т.е. пропорционально отношению спектральных энергетических яркостей, которое определяется температурой измеряемого тела. Если ελ2 не уравновешено на реохорде 8, то на вход усилителя 9 будет поступать сигнал рассогласования, который, будучи усиленным усилителем 9, будет вращать реверсивный двигатель 10, перемещающий движок реохорда 8 до наступления уравновешивания. В цепь фотоэлемента 7 дополнительно подается опорное напряжение к резистору 11 от стабилизатора напряжения 12.
В связи с тем, что излучающие способности реальных тел зависят от степени черноты тела (а она, в свою очередь, может зависеть от температуры, длины волны и состояния поверхности), практически все пирометры излучения градуируются по черному излучателю (излучающие свойства черного излучателя близки к свойствам абсолютно черного тела). Поэтому пирометры показывают какую-то условную псевдотемпературу. В показания пирометра надо вводить соответствующую поправку, учитывающую степень черноты тела.
Существуют пирометры, осуществляющие автоматическое введение поправок, вычисляемых на основе информации, хранящейся в памяти прибора.