Фотоэлектрические пирометры

Фотоэлектрические пирометры частичного излучение обеспечивают непрерывное автоматическое измерения и регистрацию температуры. Их принцип действия основан на использовании зависимости интенсивности излучения от температуры в узком интервале длин волн спектра. В качестве приемников в данных устройствах используются фотодиоды, фотосопротивления, фотоэлементы и фотоумножители.

Фотоэлектрические пирометры частичного излучения делятся на две группы:

1. пирометры, в которых мерой температуры объекта является непосредственно величина фототока приемника излучения;

2. пирометры, которые содержат стабильный источник излучения, при чем фотоприемник служит лишь индикатором равенства яркостей данного источника и объекта.

На рис. 5.1.6 приведена оптическая система автоматического фотоэлектрического пирометра, относящегося ко второй группе пирометров. В нем в качестве приемника излучения применяется фотоэлемент. Поток от излучателя линзой и диафрагмой объектива фокусируется на отверстии в держателе светофильтра таким образом, чтобы изображение визируемого участка поверхности излучателя перекрывало данное отверстие. В этом случае величина светового потока, падающего на катод фотоэлемента, расположенного за светофильтром, определяется яркостью излучателя, т. е. его температурой. В держателе светофильтра расположено еще одно отверстие, через которое на фотоэлемент попадает поток от лампы обратной связи. Световые потоки от излучателя и лампы подаются на катод попеременно с частотой 50 Гц, что обеспечивается с помощью вибрирующей заслонки. Возвратно-поступательное движение заслонки обеспечивается с помощью катушки возбуждения и постоянного магнита. В вибраторе происходит перемагничивание стального якоря, который с частотой 50 Гц поочередно притягивается полюсами магнита и перемещает заслонку.

Рис.5.1.6. Оптическая система автоматического фотоэлектрического пирометра:
1 — источник излучения; 2 — линзы оптической системы; 3 — модулятор, попеременно пропускающий излучение источника и эталонной лампы 4 к фотоэлементу 7; 5 — фильтр с узкой частотной полосой пропускания; 6 — погнутая линза.

При различии световых потоков излучателя и лампы в токе фотоэлемента появится переменная составляющая, имеющая частоту 50 Гц и амплитуду, пропорциональную разности данных потоков. Усилитель обеспечивает усиление переменной составляющей, а фазовый детектор последующее ее выпрямление. Полученный выходной сигнал подается на лампу, что вызывает изменение силы тока накаливания. Это будет происходить до тех пор, пока на катоде фотоэлемента световые потоки от двух источников не уравняются. Следовательно, ток лампы обратной связи однозначно связан с яркостной температурой объекта измерения.

В цепь лампы включено калиброванное сопротивление, падение напряжения на котором пропорционально силе тока и измеряется быстродействующим потенциометром, снабженным температурной шкалой. Окуляр обеспечивает наводку устройства на объект измерения.

В фотоэлектрических пирометрах с пределами измерения от 500 до 1100°С применяют кислородно-цезиевый фотоэлемент, а в приборах со шкалой 800-4000°С вакуумный сурьмяно-цезиевый. Сочетание последнего с красным светофильтром обеспечивает получение эффективной длины волны пирометра 0.65±0.01 мкм, что приводит к совпадению показаний фотоэлектрического пирометра с показаниями визуального оптического пирометра.