Цветовые пирометрические приборы

Цветовые пирометры основаны на измерении отношения интенсивностей излучения на двух длинах волн, выбираемых обычно в красной и синей областях спектра. Другое название таких пирометрических приборов – пирометры спектрального отношения.

Связь между истинной температурой тела T и измеренной с помощью пирометра цветовой температурой T_ц определяется выражением

где e_l – монохроматический коэффициент излучения на длине волны l.

Из уравнения видно, что для абсолютно черных тел, у которых, а также для реальных тел, у которых монохроматические коэффициенты излучения при длинах волн l₁ и l₂ равны, цветовая температура по значению совпадает с истинной температурой. Для тел, у которых e_l возрастает с ростом длины волны, цветовая температура меньше истинной. Для тел, у которых e_l убывает с ростом длины волны, цветовая температура больше истинной.

Возможная структурная схема пирометра спектрального отношения приведена на рисунке 30.

1 – объектив; 2 – разделитель светового потока; 3, 4 –светофильтры;

5 – фотодетекторы; 7,8 – усилители-преобразователи;

6 – блок термостабилизации темновых токов;

9 – блок микроконтроллера

Рисунок 30 – Структурная схема пирометра спектрального отношения

Алгоритм работы прибора заключается в следующем. Излучение охраняемого объекта собирается объективом 1 и разделяется светоделительной пластиной 2 на два потока, причем деление происходит пополам. Каждый из этих потоков через светофильтры 3 или 4 с разными спектрами пропускания попадают на фотодетекторы 5. Для упрощения электронной части прибора используются одинаковые фотодетекторы для каждого канала. Конструкция оптической части прибора устроена таким образом, что объектив 1 фокусирует потоки (после деления) на чувствительные окна фотодетекторов. Светофильтры 3 и 4 выделяют из светового потока различные участки спектра. Сигналы с фотодетекторов 5 подаются на усилители 7 и 8 и усиливаются ими. Для исключения влияния температуры корпуса датчика на значение сигналов с фотодетекторов в приборе предусмотрен блок термостабилизации темновых токов фотодекторов 6. Сигналы с усилителей подаются в исполнительную схему, которая состоит из блока микроконтроллера 9. Блок микроконтроллера вычисляет отношение двух сигналов с усилителей 7 и 8.

Показания цветовых пирометров не зависят от расстояния до объекта измерения, а также от поглощения излучения в среде, если коэффициенты поглощения одинаковы для двух выбранных длин волн. Недостатком цветовых пирометров является их относительная сложность.