Пирометры

Оптические методы измерений имеют ряд преимуществ перед контактными методами, такие как исключение влияния измеряемой температуры на свойства термометра, исключение агрессивного воздействия контролируемой среды на термометр, достаточно высокое быстродействие, отсутствие искажения температурного поля,

вызванного введением чувствительного элемента прибора в измеряемую среду.

Оптические средства измерений температуры по воспринимаемому излучению носят название пирометров. Принцип действия пирометров основан на использовании теплового излучения нагретых тел. Тепловое излучение всякого тела можно охарактеризовать спектральной плотностью, т.е. количеством энергии, приходящимся на единицу диапазона длин волн излучения.

По воспринимаемой входной величине пирометры делятся на радиационные (воспринимающие полную энергию излучения), яркостные (воспринимающие энергию излучения в какой-либо узкой части спектра) и цветовые (основанные на измерении интенсивностей излучения).

1 – объектив; 2 – диафрагма; 3 – серый светофильтр; 4 – вольфрамовая нить лампы; 5 – окуляр; 6 – красный светофильтр; 7 – окуляр; 8 – ручка (поворачивается вместе с окуляром

на 90⁰⁾.

Рисунок 5.11 – Яркостный оптический пирометр.

На рисунке 5.11 схематично представлен яркостный оптический пирометр, работающий по принципу сравнения (на узком участке спектра) яркости контролируемого объекта с яркостью образцового излучателя. Сравнивая яркости двух объектов по спектральным плотностям излучения, можно измерить температуру контролируемого объекта.

В качестве образцового излучателя в пирометре используется лампа с вольфрамовой нитью 4. Оптическая часть пирометра представляет собой телескоп с объективом 1 и окуляром 7. Для ограничения полосы частот перед окуляром помещен красный светофильтр 6. Оператор, наблюдая контролируемый объект через окуляр, сравнивает его яркость с яркостью вольфрамовой нити и, изменяя последнюю регулированием тока в цепи нити, добивается равенства яркостей. Этот момент наступает, когда нить становится неразличимой на красном фоне контролируемого объекта. Яркость нити и соответствующая температура определяются по их зависимости от тока.

Чаще всего пирометры используются там, где контактное измерение температуры замедляет технологический процесс или вовсе не представляется возможным, например, в сталелитейной или нефтеперерабатывающей промышленности. Также бесконтактные измерители температуры получили довольно широкое распространение в сфере ЖКХ и быту. Их применение значительно снижает травмоопасность производства (так как не нужно близко подходить к раскаленным объектам) и увеличивает производительность труда.

Промышленность выпускает как стационарные, так и переносные (портативные) модели.

Стационарные пирометры отличаются большими размерами, высокой точностью и довольно сложным управлением. Как правило, они предназначены для определенной сферы производства и используются в металлургии, нефтехимии, целлюлозно-бумажной промышленности, в производстве стекла и пластмассы, в автомобилестроении. Такие приборы имеют высокую стоимость.Портативные пирометры (рисунок 5.12) менее точны, но гораздо более доступны, компактны и просты в работе, а потому обладают очень широкой сферой применения. Они применяются в электроэнергетике, теплоэнергетике, строительстве, в быту.

Рисунок 5.11 – Портативные пирометры.