Главная

Рубрикатор приборов

Альбедометры
Анемометры
Барометры
Гигрометры
Метеостанции
Пиранометры
Пирометры
Психрометры

Пирометры

Пирометры (от греч. pýr - огонь и метр), приборы для измерения температуры непрозрачных тел по их излучению в оптической диапазоне спектра. Тело, температуру которого определяют при помощи пирометра, должно находиться в тепловом равновесии и обладать коэффициентом поглощения, близким к единице.

Распространены яркостные, цветовые и радиационные пирометры. Основным типом является яркостный пирометр, обеспечивающий наибольшую точность измерений температуры в диапазоне 103-104 К. В простейшем визуальном яркостном пирометре с исчезающей нитью объектив фокусирует изображение исследуемого тела на плоскость, в которой расположена нить (ленточка) эталонной лампы накаливания. Через окуляр и красный фильтр, позволяющий выделять узкую спектральную область около длины волны lэ = 0,65 мкм, нить рассматривают на фоне изображения тела и, изменяя ток накала нити, добиваются выравнивания яркостей нити и тела (нить в этот момент становится неразличимой). Шкала прибора, регистрирующего ток накала, прокалибрована обычно в °С или К, и в момент выравнивания яркостей прибор показывает так называемую яркостную температуру (Tb) тела. Истинная температура тела Т определяется на основе законов теплового излучения Кирхгофа и Планка по формуле:

Т = TbC2/(C2 + l эТь Inal,T), (1)

где C2 = 0,014388 м ×К, al, T - коэффициент поглощения тела, l э - эффективная длина волны пирометра

Точность результата в первую очередь зависит от строгости выполнения условий пирометрия, измерений (al, T " 1 и др.). В связи с этим наблюдаемой поверхности придают форму полости. Основная инструментальная погрешность обусловлена нестабильностью температурной лампы. Заметную погрешность могут вносить также индивидуальные особенности глаза наблюдателя. У фотоэлектрических пирометров этот вид погрешности отсутствует. Погрешность образцовых лабораторных фотоэлектрических пирометров не превышает сотых долей градуса при Т = 1000 °С. Промышленные серийные фотоэлектрические пирометры обладают на порядок большей погрешностью, визуальные - ещё на порядок большей. Образцовые яркостные пирометры приняты в качестве основных интерполяционных приборов, определяющих Международную практическую температурную шкалу (МПТШ-68) при температурах выше точки затвердевания золота (1064,43 °С).

Для измерения температуры тел, у которых a " const в оптическом диапазоне спектра, применяют цветовые пирометры. Этими пирометрами определяют отношение яркостей обычно в синей и красной областях спектра b1(l1, T)/b2(l2, T) (например, для длин волн l1 = 0,48 мкм и l2 = 0,60 мкм). Шкала прибора прокалибрована в °С и показывает цветовую температуру Tc. Истинная температура Т тела определяется по формуле

.(2)

Цветовые пирометры менее точны, менее чувствительны и более сложны, чем яркостные; применяются в том же диапазоне температур.

Наиболее чувствительны (но и наименее точны) радиационные пирометры, или пирометры суммарного излучения, регистрирующие полное излучение тела. Действие их основано на Стефана - Больцмана законе излучения и Кирхгофа законе излучения. Объектив радиационных пирометров фокусирует наблюдаемое излучение на приёмник (обычно термостолбик или болометр), сигнал которого регистрируется прибором, прокалиброванным по излучению абсолютно чёрного тела и показывающим радиационную температуру Tr. Истинная температура определяется по формуле

(3)

где aT - полный коэффициент поглощения тела. Радиационными пирометром можно измерять температуру, начиная с 200°С. В промышленности пирометры широко применяют в системах контроля и управления температурными режимами разнообразных технологических процессов.

Лит.: Рибо Г., Оптическая пирометрия, пер. с франц., М. - Л., 1934; Гордов А. Н., Основы пирометрии, 2 изд., М., 1971.

В. Н. Колесников.

Интересные сайты о погоде и метеоприборах
Используются технологии uCoz