Оптический пирометр с исчезающей нитью

Принцип действия оптического пирометра с исчезающей нитью основан на сравнении монохроматической яркости излучения накаленного тела с монохроматической яркостью излучения нити специальной пирометрической лампы накаливания.

Рис. 31. Схема оптического пирометра

Оптическая система пирометра представляет собой телескоп с объективом (1) и окуляром (4).

Перед окуляром помещен красный светофильтр (3). Спектральная характеристика пропускания светофильтра подбирается с учетом спектральной чувствительностиглаза так, чтобы при рассматривании объекта через светофильтр наибольшая видимая яркость соответствовала бы длине волны около 0,65 мкм.

В фокусе объектива находится вольфрамовая нить пирометрическойлампочки (5).

Нить лампочки питается от аккумулятора; ее накал можно регулировать вручную реостатом (6).

В поле зрения телескопа наблюдатель видит участок излучающей поверхности накаленного тела ( объекта измерения) и на этомфоне – нить лампочки.

Если яркости нити и накаленного тела неодинаковы, нить будет видна более темной или более светлой, чем фон.

Регулируя накал нити реостатом, наблюдатель добивается равенства яркостей, при этом изображение нити сольется с фоном и станет неразличимо (нить "исчезнет").

В этот момент яркостная температура нити равна яркостной температуре объекта измерения.

Глаз весьма чувствителен к различению яркостей и момент "исчезновения" нити улавливается с достаточной уверенностью.

Во избежание перегрева нити, ее температура не должна превышать 1500°С, поэтому при измерениях в диапазоне более высоких температур перед лампой устанавливается поглощающий светофильтр (7), уменьшающий видимую яркость излучения объекта.

Отечественные пирометры выпускаются с диапазонами измерения 1200-3200 и 1500-6000°С.

Переход с одного диапазона на другой осуществляется введением или выведением поглощающего светофильтра.

Существуют также оптические пирометры, в которых сличение яркостей нити и объекта производится не визуально, а фотоэлектрическим устройством, что позволяет автоматизировать измерение и повысить точность определения яркостной температуры. Однако схема и конструкция прибора при этом существенно усложняются.

Радиационные пирометры

В отличие от оптических пирометров с исчезающей нитью в радиационных пирометрах используется тепловое действие полного излучения нагретого тела, включая как видимое, так и не видимое излучение.

В связи с этим радиационные пирометры называются также пирометрами полного излучения.

Положительной особенностью радиационных пирометров является то, что их можно применять также и для измерения невысоких температур, при которых объект измерения не дает видимого излучения. Возможно также измерение температуры тел, более холодных, чем окружающая среда.

В настоящее время радиационные пирометры применяются для измерения температур в диапазоне от -40 до 2500°С. Особенно удобно применение радиационных пирометров для бесконтактного измерения невысоких температур, при которых методы оптической пирометрии неприемлемы, например, для измеренияневысоких температур движущихся предметов.

Например, температуру нагрева заготовок определяют визуально или с по­мощью пирометров различных конструкций.

Визуально температуру можно определить по цвету каления.

При 600— 1300° С цвет и яркость нагретых предметов изменяются через каж­дые 50° С: цвет поверхности при нагреве от 850 до 1000° С изменяется от красного до светло-красного, затем стано­вится оранжевым, а далее желтым. Температуру по цвету, каления определяют с точностью ±50—60° С.

При слабом дневном освещении черные металлы, нагретые до различных температур, °С, имеют следующие цвета каления:

Однако способ определения температуры нагретого металла по цвету каления не является достаточно точным и надежным. Поэтому для определения температуры ­нагрева пользуются пирометрами. Радиационный пирометр (ардометр) работает по принципу по­глощения лучистой энергии нагретого тела. Чем выше нагрев, тем

Рис. 32. Схема радиационного пирометра

больше излучается лучистой энергии. Тепловые лу­чи нагретой заготовки при помощи линзы 1 собираются в пучок и через диафрагму 2 попадают на батарею 3, состоящую из нескольких последовательно соединенных термопар, горячие спаи которых расположены на зачерненной пластинке из платиновой фольги, поглощающей тепловые лучи. В термопаре возникает элек­трический ток, который поступает на гальванометр 6, по шкале ко­торого считывают температуру тела. При замере температуры настрой­ку пирометра выполняют с помощью окуляра 5 и фильтра 4 так, чтобы тепловые лучи от нагретой заготовки собирались в фокусе объектива.