Пирометры частичного излучения и оптические

К данному типу пирометров, измеряющих яркостную температуру объекта, относятся монохроматические оптические пирометры и фотоэлектрические пирометры, измеряющие энергию потока в узком диапазоне длин волн. Они обеспечивающий наибольшую точность измерений температуры в диапазоне 10³—10⁴ К.

Принцип действия оптических пирометров основан на использовании зависимости плотности потока монохроматического излучения от температуры. На рис. 5.1.5 представлена схема оптического пирометра с "исчезающей" нитью, принцип действия которого основан на сравнении яркости объекта измерения и градуированного источника излучения в определенной длине волны.

Изображения излучателя фокусируется в плоскости нити накаливания лампы. Оператор на фоне раскаленного тела видит нить лампы. Перемещая движок реостата, оператор изменяет силу тока, проходящего через лампу, и добивается уравнивания яркости нити и яркости излучателя. Если яркость нити меньше яркости тела, то она на его фоне выглядит черной полоской, при большей температуре нити она будет выглядеть, как светлая дуга на более темном фоне. При равенстве яркости излучателя и нити последняя "исчезает" из поя зрения оператора. Этот момент свидетельствует о равенстве яркостных температур объекта измерения и нити лампы. Питание лампы осуществляется с помощью батареи. Прибор, фиксирующий силу тока, протекающего в измерительной цепи, заранее проградуирован в значениях зависимости между силой тока и яркостной температурой АЧТ, что позволяет производить считывание результата в °С.

Истинная температура тела Т определяется на основе законов теплового излучения Кирхгофа и Планка по формуле:

Т = T_bC₂/(C₂ + _эТь In_),

где C₂ = 0,014388 мК, _{, T} — коэффициент поглощения тела,  _э — эффективная длина волны пирометра.

Точность результата в первую очередь зависит от строгости выполнения условий измерений (_{, T}  1 и др.). В связи с этим наблюдаемой поверхности придают форму полости. Основная инструментальная погрешность обусловлена нестабильностью температурной лампы. Заметную погрешность могут вносить также индивидуальные особенности глаза наблюдателя.

Данный тип пирометров позволяет измерять температуру от 700 до 8000°С. Для оптических пирометров промышленного применения в интервале температур 1200-2000°С основная допустимая погрешность измерения составляет 20°С. На точность измерения влияют неопределенность и изменяемость спектральной степени черноты, возможное изменение интенсивности излучения за счет ослабления в промежуточной среде, а так же за счет отражения посторонних лучей.

Для измерения температуры тел, у которых const в оптическом диапазоне спектра, применяют цветовые пирометры. Этими пирометрами определяют отношение яркостей обычно в синей и красной областях спектра b₁(₁, T)/b₂(_, T) (например, для длин волн ₁ = 0,48 мкм и ₂ = 0,60 мкм). Шкала прибора прокалибрована в °С и показывает цветовую температуру T_c. Истинная температура Т тела определяется по формуле

Цветовые пирометры менее точны, менее чувствительны и более сложны, чем яркостные; применяются в том же диапазоне температур.

Рис 5.1.5. Принципиальная схема визуального яркостного пирометра с исчезающей нитью: 1 - источник излучения; 2 - оптическая система (телескоп пирометра); 3 - эталонная лампа накаливания; 4 - фильтр с узкой полосой пропускания; 5 - объектив; 6 - реостат, которым регулируют ток накала; 7 - измерительный прибор (миллиамперметр).