Определение температуры оптическим яркостным пирометром: Методические указания к лабораторной работе № 7 по курсу “Теплотехнические измерения и автоматизация”, страница 2

По мере вывода сопротивления реостата ток лампы увеличивается, нить разогревается и становится менее видимой на поле наблюдения. В момент совпадения яркостей свечения нити лампы и объекта наблюдения накалённая часть нити становится невидимой (рис. 7.2.б) и стрелка прибора устанавливается на делении шкалы, соответствующем измеряемой яркостной температуре. При дальнейшем увеличении накала лампы нить будет иметь вид светлой линии на тёмном фоне (рис.7.2.в).       

Рис.7.2 Вид нити, наблюдаемой в телескоп

  Если свойства  объекта близки к свойствам абсолютно чёрного тела, то найденная по шкале температура может быть принята за истинную. Если же объект – серое тело, то по прибору для него будет получена яркостная температура. Она меньше истинной, поскольку яркость излучения серого тела меньше яркости излучения абсолютно чёрного тела при той же температуре. Для вычисления истинного значения нужно ввести поправку на неполноту излучения. При температурах до 3000ºС её можно вычислить по закону Вина, если известна степень черноты . Степень черноты серого тела  равна отношению интенсивности излучения серого тела к интенсивности излучения абсолютно чёрного тела в одном и том же узком спектре излучения при одинаковой температуре.

По уравнению Вина интенсивность излучения абсолютно чёрного тела, нагретого до яркости температуры, составляет:

I=c₁exp(-)                                                                                (7.1.)

Где с₁ и с₂ – первая и вторая постоянные Планка,

^{; ;}

 

 

 

Т_Я  - измеренная по прибору температура, К.

Для серого тела, имеющего такую же интенсивность излучения, получим:

                 (7.2.)

Где Т_Д – действительная температура серого тела.

Приравняем правые части выражений (7.1.) и (7.2.) и прологарифмируем. Формула для определения действительной температуры серого цвета будет иметь вид

                    (7.3.)                                                                                   

Большие трудности измерения температуры с помощью пирометров излучения связаны с определением . Значения .достоверно известны для некоторых тел и, в основном, установлены для волн длиной м. Значения монохроматического коэффициента черноты излучения .для некоторых материалов приводятся в таблице 7.1. Однако пользоваться табличными данными нужно осторожно, следует учитывать, что в конкретных условиях значение .может сильно отличаться от табличного. Значение .зависит от температуры, состояния поверхности (окислена она или нет), от условий излучения (замкнутости полостей). В ряде случаев для уточнения .приходится проводить специальные испытания.

Таблица 7.1.

Материал	Коэффициент черноты для поверхности
	Неокисленной	Окисленной
Сталь углеродистая Сталь хромовая и хромоникелевая Чугун Медь Никель Платина Алюмель Хромель Константан Вольфрам Уголь и графит Шлаки жидкие Шамот	0,44 - 0,37 0,11-0,20 0,36 0,33 0,37 0,35 0,35 0,425 0,80-0,96 0,75-0,95 0,75-0,80	0,80 0,85 - 0,70 0,90 - 0,87 0,78 0,84 - - - -

7.4. Погрешности, возникающие при измерении

В технических измерениях иногда не вводят поправок на неполноту излучения. Это связано с тем, что большинство тел в окисленном виде имеют высокий коэффициент яркости, порядка 0,7…0,9. При измерении, например, температуры 1500°С относительные погрешности при таких .не превысят 3%. Но для поверхностей с =0,3…0,4 (в вакууме, защищенное среде) погрешности от неучёта поправок могут быть большими.