ПИРОМЕТРЫ

ПИРОМЕТРЫ (от греч. рyr - огонь и ...метр), приборы для измерения темп-ры непрозрачных тел по их излучению в оптич. диапазоне спектра. Тело, темп-ру к-рого определяют при помощи П., должно находиться в тепловом равновесии и обладать коэфф. поглощения, близким к единице (см. Пирометрия). Распространены яркостные, цветовые и радиационные П. Осн. типом является яркостный П., обеспечивающий наибольшую точность измерений темп-ры в диапазоне 10³ - 10⁴ К.

В простейшем визуальном яркостном П. с исчезающей нитью (рис. 1) объектив фокусирует изображение исследуемого тела на плоскость, в к-рой расположена нить (ленточка) эталонной лампы накаливания. Через окуляр и красный фильтр, позволяющий выделять узкую спектральную область около длины волны Л_э = 0,65 мкм, нить рассматривают на фоне изображения тела и, изменяя ток накала нити, добиваются выравнивания яркостей нити и тела (нить в этот момент становится неразличимой).

Рис. 1. 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).

Шкала прибора, регистрирующего ток накала, прокалибрована обычно в ^оС или К, и в момент выравнивания яркостей прибор показывает т. н. яркостную температуру (Т_b) тела. Истинная темп-pa тела Т определяется на основе законов теплового излучения Кирхгофа и Планка по формуле:

T = Т_bС₂/(С₂ + Л_эТ_blna_Л, т), (1)

где С₂ = 0,014388 м ^. К, a_Л, т - коэфф. поглощения тела, Л_э - эффективная длина волны П.

Точность результата в первую очередь зависит от строгости выполнения условий пирометрич. измерений (a_Л, т ~ 1 и др.). В связи с этим наблюдаемой поверхности придают форму полости. Осн. инструм. погрешность обусловлена нестабильностью температурной лампы. Заметную погрешность могут вносить также индивидуальные особенности глаза наблюдателя. Уфотоэлектрических П. (рис. 2) этот вид погрешности отсутствует. Погрешность образцовых лабораторных фотоэлектрич. П. не превышает сотых долей градуса при Т = 1000 °С. Пром. серийные фотоэлектрич. П. обладают на порядок большей погрешностью, визуальные - ещё на порядок большей. Образцовые яркостные П. приняты в качестве основных интерполяционных приборов, определяющих Международную практическую температурную шкалу (МПТШ-68) при темп-pax выше точки затвердевания золота (1064,43 ^oС).

Для измерения темп-ры тел, у к-рых a ~ const в оптическом диапазоне спектра, применяют цветовые П. Этими П. определяют отношение яркостей обычно в синей и красной областях спектра b₁(Л₁,T)/b₂(Л₂,T) (напр., для длин волн Л₁ = 0,48 мкм и Л₂= 0,60 мкм). Шкала прибора прокалибрована в ^oС и показывает цветовую температуру T_c. Истинная темп-pa Т тела определяется по формуле

Рис. 2. 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 - вогнутая линза. Фотоэлемент поочерёдно освещается то источником, то лампой. При неравенстве создаваемых ими освещённостей в цепи фотоэлемента возникает переменная составляющая фототока, амплитуда которой пропорциональна разности освещённостей. При измерениях ток накала лампы регулируют так, чтобы переменная составляющая фототока стала равна нулю.

Цветовые П. менее точны, менее чувствительны и более сложны, чем яркостные; применяются в том же диапазоне темп-р. Наиболее чувствительны (но и наименее точны) радиац. П., или П. суммарного излучения, регистрирующие полное излучение тела. Действие их основано на Стефана - Болъцмана законе излучения и Кирхгофа законе излучения. Объектив радиац. П. фокусирует наблюдаемое излучение на приёмник (обычно термостолбик или болометр), сигнал к-рого регистрируется прибором, прокалиброванным по излучению абсолютно чёрного тела и показывающим радиационную температуру Т_r. Истинная темп-pa тела определяется по формуле

где a_т - полный коэфф. поглощения тела. Радиац. П. можно измерять темп-ру, начиная с 200 ^oС. В пром-сти П. широко применяют в системах контроля и управления температурными режимами разнообразных технологич. процессов.

Лит.: pибо Г., Оптическая пирометрия пер. с франц., М.- Л., 1934; Гордов А. Н., Основы пирометрии, 2 изд., М., 1971. В. Н. Колесников.