Вопрос № 1.9. Пирометры излучения.

Принцип действия основан на измерении лучистой энергии, испускаемой нагретым телом. Это бесконтактные преобразователи.

Пирометры подразделяются на:

1. Пирометры полного излучения (радиационные).

2. Пирометры частичного излучения (оптические).

3. Цветовые пирометры.

Важнейшей характеристикой излучения является спектральная (распределение энергии излучения по различным участкам спектра).

– спектральная плотность яркости. Вся энергия излучения – плошадь под кривой.

Согласно закону Кирхгофа отношение спектральной плотности яркости, температуры излучателя к его коэффициенту поглощения не зависит от рода излучателя.

- плотность поглощения (коэффициент поглощения)

- спектральная плотность яркости такого излучателя, у которого коэффициент поглощения во всем спектре и при всех температурах = 1. Такое тело называется абсолютно черным (самое близкое к нему – Солнце).

Выражение для функции было установлено Планком в 1900 г.

Но за 4 года до Планка было уравнение Вина:

Уравнениями Планка можно пользоваться до 4000 К.

Но на измеренном интервале можно пользоваться уравнениями Вина.

Положение максимума кривой спектральной плотности яркости определим взяв первую производную и приравняв ее к нулю.

Полная энергия яркости определяется площадью под кривой спектральной плотности яркости.

Стефан и Больцман доказали, что

- постоянный коэффициент.

В инженерных расчетах:

[Вт/м²]

Все уравнения (Вина, Планка, Стефана-Больцмана) справедливы для абсолютно черного тела. На практике имеют дело с реальными серыми телами, у которых . Их излучение отличается от АЧТ.

Излучение АЧТ полностью характеризуется его температурой, а излучение реальных тел характеризуется на только температурой, но еще и коэффициентом поглощения. Поэтому вводится понятие псевдотемпературы.

Различают:

1. Радиационной температурой не черного излучателя, имеющего температуру Т, называют такую температуру Т_Р абсолютно черного тела, при которой энергии яркости обоих тел равны.

- коэффициент поглощения по всему спектру.

Т.к. у реальных тел α<1, то действительная температура больше радиационной.

2. Яркостной (черной) температурой нечерного излучателя, имеющего температуру Т, называют такую температуру Т_е абсолютно черного тела, при которой спектральные плотности яркостей обоих тел при одной и той же длине волны равны.

т.к. , то

3. Цветовой температурой нечерного излучателя, имеющего температуру Т, называют такую температуру Т_Ц абсолютно черного тела, при которой отношение спектральных плотностей яркостей обоих тел при длинах волн и равны.