2015-04-17
704
Принцип действия пирометров сравнения и пирометров спектрального отношения основан на использовании зависимости интенсивности спектрального излучения нагретых тел от температуры и длины волны. излучения. Действительная температура Т определяется через цветовую температуру Тц по формуле
где c - постоянная; 
- длины волн; 
- спектральные коэффициенты черноты.
Поскольку в большинстве случаев характер зависимости спектральной интенсивности излучения от длины волны приблизительно одинаков для черного тела и реальных излучателей, то и различие между цветовой и действительной температурами невелико.
Для серых тел (большое количество окислов и карбидов металлов), у которых значение спектрального коэффициента черноты в данном участке спектра не меняется с длиной волны 
действительная температура 
Для тел, у которых спектральный коэффициент черноты излучения убывает с ростом длины волны 
(большинство металлов), 
. Для тел, у которых спектральный коэффициент черноты излучения возрастает по мере роста длины волны 
(многие неметаллические тела), цветовая температура меньше действительной 
|
|
|
Основное преимущество пирометров спектрального отношения заключается в независимости их показаний от излучательной способности объекта, а также от наличия дыма, пыли и испарений в пространстве между объектом и пирометром.
В пирометрах сравнения отношение спектральных интенсивностей оцениваетсясубъективно,по световому ощущению, создаваемому смесью и двух монохроматических пучков. Излучение от объекта через объектив,нейтральный оптический клин и двойной светофильтр направляется к фотометрическому кубику. Двойной светофильтр выполнен в виде двух клиньев (красного и зеленого), относительным перемещением которых можно изменять соотношение между интенсивностями красного и зеленого цветов. На фотометрический кубик поступает также излучение от лампы накаливания через матовое стекло, красный и зеленый светофильтры и вспомогательную линзу. Через окуляр наблюдатель видит два участка, соответствующих излучению от объекта и лампы, окрашенных смесью зеленого и красного цветов с различным соотношением их интенсивностей. Взаимным смещением оптических клиньев двойного светофильтра уравнивают соотношение интенсивностей красного и зеленого цветов излучения объекта и излучения лампы накаливания. Дляуравновешивания соотношения цветов необходимо равенство яркостей излучения объекта и лампы. Этого добиваются изменением положения нейтрального оптического клина. После уравновешивания положения нейтрального клина определяют яркостную температуру, а положение одного из клиньев двойного светофильтра определяет цветовую температуру объекта. Оператор, работающий с пирометром сравнения, должен обладать хорошим цветоощущением.
|
|
|
В пирометрах спектрального отношения вводится модуляция светового потока. Световой поток от измеряемого объекта прерывается обтюратором с двумя светофильтрами, пропускающими излучение на двух, длинах волн 
и 
(например, красный и синий) к фотоэлементу. Переменная составляющая выходного сигнала фотоэлемента усиливается и попадает на реверсивный двигатель, который перемещает уравновешивающий фильтр до тех пор, пока не уравняются интенсивности излучения на обеих длинах волн. В положении равновесия перемещение фильтра является мерой измеряемой температуры.
Таблица 2.1 – Фотоэлектрические приемники излучения
| Тип приемника | Принцип действия | Пределы измерения температуры, К | Чувствительность | Инерционность, с | Характеристики |
| 1. Фотоэлемент | С внутренним фотоэффектом
Представляет собой полупроводник с запирающим переходным слоем, у которого при облучении возникает фото-ЭДС
| 102… …104 | 10-4 А/лм | 10-2 | Преимущества: генераторный преобразователь, не требует источника питания. Недостатки: высокая инерционность |
| 2. Фотодиод | Полупроводниковый диод с p-n-переходом, обладающий односторонней фотопроводимостью при воздействии на него оптического излучения | 102… …104 | 10-2А/лм | 10-7 | Преимущества: малая инерционность. Недостатки: требует источник питания |
| 3. Фототранзистор | Полупроводниковый кристалл с n-p-nили p-n-p- переходом. При воздействии оптического излучения усиливается фототок
| 102… …104 | 10-1А/лм | 10-6 | Преимущества:высокая чувствительность. Недостатки: требует источник питания |
| 4. Фоторезистор | Полупроводниковые элементы, меняющие свою электропроводность под действием излучения | 102… …104 | 103 Ом/лм | 10-4 | Недостаток: требует источник питания |
| 5. ФЭМ-детектор | Основан на фотоэлектромагнитном эффекте - на возникновении фото-электромагнитного напряжения при облучении полупроводника, помещенного в магнитное поле постоянного магнита 
| 102… …104 | 10-6 | Преимущества: генераторный преобразователь с малым внутренним сопротивлением. Недостатки: необходимо магнитное поле | |
| 1. Фотоэлемент с внешним фотоэффектом | С внешним фотоэффектом
При освещении фотокатода освобождаются электроны и при подключении анодного напряжения от внешнего источника возникает фототок, пропорциональный потоку излучения
| 103… …104 | 10-5А/лм | 10-8 | Преимущества: очень высокая чувствительность. Недостаток: требует источник питания |
| 2. Фотоумножители (ФЭУ) | Между чувствительным к излучению фотокатодом и анодом расположено большое число параллельных электродов - динодов. Вбитый из катода электрон, попадая на первый положительно заряженный динод, выбивает вторичные электроны. Каждый последующий динод имеет постоянно повышающий положительный потенциал
| 103… …104 | 103А/лм | 10-8 | Преимущества: очень высокая чувствительность. Недостатки: требуется высокое напряжение (1 кВт), хорошая стабилизация. Число динодов 5…12. Усиление катодного тока 104…106 |
