Преобразователи, датчики, сенсоры - Информационный портал © 2011 - 2023 Использование материалов сайта возможно при размещении активной ссылки
Пирометры
Пирометры это приборы, которые используют электромагнитное излучение тел для определения их температуры.
Поверхности всех тел веществ, температура которых выше абсолютного нуля излучают электромагнитные волны. Причем характер этого излучения и характеристики зависят от температуры.
Диапазон теплового излучения лежит в пределах 0,1 - 1000 мкм. Кроме излучения тела также поглощают излучение от других тел. В целом тело часть энергии поглощает, часть отражает, часть пропускает далее. Все это характеризуется соответствующими коэффициентами. В физике теплового излучения существует понятие абсолютно черного тела. Абсолютно черное тело это тело, которое поглощает все падающее на него излучение. Относительно такого тела и рассматривается поглощение и излучение тел.
На практике ни одно тело не поглощает и не излучает как абсолютно черное. Моделью абсолютно черного тела может быть отверстие камеры, внутренняя поверхность которой имеет хорошую поглощательную способность и одинаковую температуру.
Излучательная способность абсолютно черного тела и его зависимость от температуры имеет вид:
русский / english
Главная >> Температура. Термоэлектричество >> Пирометры. Оптические и радиационные пирометры
• Представлена информация о различных преобразователях и датчиках физических величин, параметров различных физических процессов.
• Электрофизические свойства и эффекты в различных электротехнических материалах.
• Теория, экспериментальые результаты, практическое применение
Длина волны максимума интенсивности излучения определяется законом Вина:
λm = b/T
b - постоянная Вина, Т - абсолютная температура
Зная законы излучения температуру излучаемой поверхности можно определить по измеренному потоку излучения, падающему на определенную поверхность.
Существуют следующие приемники излучения:
А) Черные и серые приемники (термические). К этим приемникам относятся датчики температуры (терморезисторы, термопары) закрепленные на зачерненных принимающих излучение пластинках. Их чувствительность не зависит от длины волны.
Б) Селективные чувствительные элементы. Это фотоэлементы, фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы. Абсолютная чувствительность селективных чувствительных элементов намного выше.
Приемники излучения вызывают в соответствующей электрической схеме обработки сигнала изменение силы тока, сопротивления, напряжения.
При высоких температурах излучающей поверхности ( выше 650 °С) приемником излучения может служить и глаз наблюдателя.
Различают пирометры:
Оптические пирометры - чувствительны к излучению в определенной полосе частот.
Радиационные пирометры - чувствительны во всем диапазоне частот.
Оптические пирометры. Оптические пирометры чувствительны только в узком интервале волн. Это достигается с помощью специального фильтра.
Измерение исследуемого объекта анализируется или приемником излучения или с помощью сравнения с источником контрольного измерения. Наиболее широко используются пирометры с исчезающей нитью накаливания. При работе с такими пирометрами исследователь сравнивает в узком интервале длин волн видимой области спектра яркость измеряемого излучения и контрольного (раскаленной нити вольфрама). При достижении равенства обеих яркостей нить накаливания исчезает. Мощность нагрева (ток) нити накаливания является показателем оптической температуры контролируемого объекта. Температуру определяют по градуировочной кривой или на пирометр может быть уже нанесена шкала. Яркостная (спектральная, оптическая) температура, измеренная пирометром равна истинной, если спектральный коэффициент излучения поверхности контролируемого объекта равен единице (абсолютно черное тело). На практике измеренная температура всегда меньше истинной и необходимо в измеренное значение вводить поправку, которая определяется в зависимости от измеренной температуры и спектрального коэффициента излучения (определяется по таблицам) (например, для длины волны λ=0,65 нм - фарфор 0,78 при 1200 °С , железо 0,35 при 800 °С).
Пирометры с исчезающей нитью это очень удобные и простые пирометры. Недостатком является ограничение по нижнему пределу температур, а также некоторая субъективность результатов измерения. В то же время поправка, вносимая в результат измерения при не черных излучающих объектах точнее, чем для радиационных пирометров. Разработаны также оптические пирометры с объективным приемником излучения - фотоэлектрическим элементом и др.
Измерения пирометром с исчезающей нитью осуществляются с расстояния от 2м до бесконечности. Расстояние может быть скорректировано с помощью специальной оптики. Нижний предел температур 650 °С или 200 °С для объективного приемника. Верхний предел обычно не превышает 2500 °С. Пирометры градуируют на черном излучателе или лампе накаливания с вольфрамовой нитью.
Пирометры радиационные (полного излучения). Это пирометры, которые воспринимают излучение во всем спектральном диапазоне. Такими принято считать, если хотя бы 90% излучения объекта используется в пирометре. Для таких пирометров приемником практически могут быть использованы только термические приемники - термопары, терморезисторы. Такие пирометры могут измерять температуру в диапазоне -50 °С - 2000 °С и выше. Корректировка показаний на коэффициент излучения во многих пирометрах осуществляется автоматически и пирометр сразу показывает истинную температуру, если заранее установить известное значение коэффициента излучения.
Смотрите также:
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, СЕНСОРЫ
Информация, новости, реклама
