< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Оптичний пірометр

Оптична пірометрія базується на використанні залежності випромінювальної здатності розжареного тіла від температури. Отже, визначити температуру будь-якого тіла можна шляхом порівняння інтенсивності його випромінювання на певній довжині хвилі з інтенсивністю стандартного випромінювання.

Оптичний пірометр складається з джерела випромінювання та оптичної системи, до якої входить мікроскоп, калібрована лампа та фільтр з вузькою смугою пропускання. Принцип дії оптичного пірометра показано на рис. 10.7, а.

Процедура вимірювання температури передбачає порівняння яскравості тіла, що досліджується, та каліброваної лампи. Вимірювання проводять на довжині хвилі 655 нм. Шляхом регулювання струму, що проходить через нитку розжарювання лампи, зрівноважують яскравості тіла і лампи. Внаслідок цього зображення нитки зникає на фоні яскравості тіла (рис. 10.7,6). Ручка потенціометра, що регулює величину струму, прокалібрована в одиницях температури.

Принцип дії оптичного пірометра

Рис. 10.7. Принцип дії оптичного пірометра: 1 – джерело світла; 2 – лінза; 3 – діафрагма; 4 – фільтр; 5 – калібрована лампа; 6 – фільтр; 7 – об'єктив; 8 – діафрагма мікроскопа; 9 – окуляр мікроскопа; 10 – око спостерігача; 11 – вимірювальний прилад

Оптичні пірометри характеризуються високою точністю вимірювань, відсутністю прямого контакту між об'єктом вимірювання та приладом, можливістю застосування приладу для дистанційних вимірювань температури.

Радіотермометр

Радіотермометри використовуються для вимірювання температури природних поверхонь. Відомо, що енергетична яскравість природної поверхні визначається за виразом:

(10.13)

де – випромінювальна здатність поверхні (); – стала Стефана-Больцмана (5,67•10-8 Вт•м-2•K-4); – температура поверхні, К.

Отже, вимірювання енергетичної яскравості природної поверхні дає змогу оцінити її температуру. На практиці вимірюють енергетичну яскравість у смузі довжин хвиль, звичайно в області 8-13 мкм, де спостерігається вікно прозорості атмосфери і випромінювальна здатність тіл максимальна. Через це температура атмосфери не впливає на результати вимірювань температури поверхні, а випромінювання Сонця цілком поглинається атмосферою і також не заважає вимірюванням. Радіометри складаються з оптичної системи (лінзи, дзеркала, фільтри), що фокусує потік випромінювання певної довжини хвилі на детектор – термістор або термобатарею. Цей потік підвищує температуру детектора, вихідний електричний сигнал з виходу якого проградуйований в одиницях температури. Для обмеження сигналу, що відповідає власній температури детектора, використовують інший компенсаційний детектор і систему диференційного підсилення та порівняння сигналів з виходу двох детекторів (рис. 10.8, а). Підвищити чутливість вимірювальної системи можна за рахунок модулювання оптичного випромінювання (рис. 10.8,6).

Радіотермометр: а – статичний радіотермометр; б - радіометр з модулюванням оптичного випромінювання зображень

Рис. 10.8. Радіотермометр: а – статичний радіотермометр; б - радіометр з модулюванням оптичного випромінювання зображень

Застосування інфрачервоної відеокамери, здатної реєструвати спектральний розподіл температури (рис. 10.9), дає можливість утворювати теплові зображення об'єкта, що досліджується.

Інфрачервона відеокамера для реєстрації спектрального розподілу температури

Рис. 10.9. Інфрачервона відеокамера для реєстрації спектрального розподілу температури

Перевагами інфрачервоних терморадіометрів є висока просторова направленість, швидкий відгук, неруйнівна дія, можливість дистанційних вимірювань. Втім, на результати вимірювань впливають зовнішні фактори (туман, вологість, дим, швидкі зміни навколишньої температури). До недоліків також належить висока вартість обладнання.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >