Оптические пирометры

Оптические пирометры чувствительны только в узком интервале волн. Это достигается с помощью специального фильтра.

Рис.22. Оптический пирометр

Измерение исследуемого объекта анализируется или приемником излучения или с помощью сравнения с источником контрольного измерения. Наиболее широко используются пирометры с исчезающей нитью накаливания. При работе с такими пирометрами исследователь сравнивает в узком интервале длин волн видимой области спектра яркость измеряемого излучения и контрольного (раскаленной нити вольфрама). При достижении равенства обеих яркостей нить накаливания исчезает. Мощность нагрева (ток) нити накаливания является показателем оптической температуры контролируемого объекта. Температуру определяют по градуировочной кривой или на пирометр может быть уже нанесена шкала. Яркостная (спектральная, оптическая) температура, измеренная пирометром равна истинной, если спектральный коэффициент излучения поверхности контролируемого объекта равен единице (абсолютно черное тело). На практике измеренная температура всегда меньше истинной и необходимо в измеренное значение вводить поправку, которая определяется в зависимости от измеренной температуры и спектрального коэффициента излучения (определяется по таблицам) (например, для длины волны λ=0,65 нм - фарфор 0,78 при 1200 °С, железо 0,35 при 800 °С).

Пирометры с исчезающей нитью это очень удобные и простые пирометры. Недостатком является ограничение по нижнему пределу температур, а также некоторая субъективность результатов измерения. В то же время поправка, вносимая в результат измерения при не черных излучающих объектах точнее, чем для радиационных пирометров. Разработаны также оптические пирометры с объективным приемником излучения - фотоэлектрическим элементом и др.

Измерения пирометром с исчезающей нитью осуществляются с расстояния от 2м до бесконечности. Расстояние может быть скорректировано с помощью специальной оптики. Нижний предел температур 650 °С или 200 °С для объективного приемника. Верхний предел обычно не превышает 2500 °С. Пирометры градуируют на черном излучателе или лампе накаливания с вольфрамовой нитью.

Схема наиболее распространенного оптического пирометра ОППИР-09 показана на рис. 23.

Рис. 23. Схема оптического пирометра ОППИР 09: 1 — объектив; 2 — ослабляющий светофильтр; 3 — температурная лампа; 4 — нить накаливания температурной ламды; 5— монохроматический светофильтр; 6 — окуляр; 7 — милливольтметр; S- реостат; 9 — движок реостата; 10 — кольцевая рукоятка реостата: рукоятка прибора.

Это —переносный прибор, все части которого смонтированы в общем кожухе или корпусе. Луч света, испускаемый накаленным телом, попадает в прибор через объектив 1, а затем через окуляр 6 в глаз наблюдателя, сравнивающего яркость светового потока тела с яркостью нити 4 температурной лампы 3. Сравнение проводят в монохроматическом свете, получаемом с помощью светофильтра 5, расположенного за окуляром и пропускающего узкий спектральный участок света (область красных лучей).

Нить температурной лампы накаливается от щелочного аккумулятора, присоединенного к прибору проводами, проходящими через, рукоятку

Накал нити регулируют реостатом 8, включенным в цепь лампы последовательно. Движок 9 реостата передвигают при помощи кольцевой рукоятки 10. На рукоятке и на корпусе прибора имеются черточки белого цвета, около которых стоит отметка «0». Когда черточки на рукоятке и на корпусе прибора совпадают — цепь лампы разомкнута и аккумулятор отключен. Сила тока, подаваемого лампе, уменьшается, при повороте рукоятки по направлению стрелки, которая имеется на ней.

Температуру отсчитывают по показанию пирометрического милливольтметра 7, градуированного в градусах по накалу нити.

При измерении температуры оптическим пирометром ОППИР-09 его придерживают за рукоятку и направляют объектив на накаленное тело, предварительно убрав светофильтр. Передвигая окуляр и объектив, добиваются получения четких изображений нити температурной лампы и тела,температуру которого измеряют. После этого светофильтр.снова помещают на его место и, поворачивая ручку реостата в сторону, противоположную направлению стрелки, постепенно повышают накал нити до тех пор, пока ее верхняя часть, хорошо заметная на фойе раскаленного тела, не сольется с фоном и не исчезнет из поля зрения.

Когда температура нити лампы ниже измеряемой температуры тела, видна темная линия на светлом фоне. Если же температура нити лампы выше измеряемой, видна светлая линия на темном фоне. При равенстве температур нить перестает быть видимой.

Оптический пирометр ОППИР-09 предназначен для измерения температуры от 800 до 2000 С, однако нить температурной лампы не выдерживает накала больше 1400° С. При температуре выше указанной материал нити начинает испаряться, вследствие чего характеристика лампы меняется. Чтобы избежать этого, при измерении температуры выше 14000C для ослабления светового потока накаленного тела между объективом и температурной лампой помещают дополнительный светофильтр 2. Таким образом, прибор имеет два диапазона измерений: 800—1400 0C и 1200—2000° С.

Ввиду того, что оптические пирометры градуируют по излучению абсолютно черного тела, для измерения температуры реальных тел с различными' коэффициентами черноты в показания прибора следует вводить соответствующие поправки по специальным таблицам.

Кроме описанного, имеются эталонные оптические пирометры ОР-48, имеющие три диапазона измерений: до 1400° С, до 2QOO0C и до 3000° С. Оптический пирометр ЭОП-1 имеет пять диапазонов — от 1400 до 6000° С, с погрешностью измерения 0,05% при 1063° С, 0,2% при 3000° С и 1 % при 6000° С.

К приборам всегда прилагаются инструкции, содержащие описание прибора, правила его использования, а также правила зарядки аккумуляторов. В паспорте прибора указывается его характеристика, данные о его градуировке свидетельство о его пригодности для работы. Как все точные приборы, оптические пирометры следует периодически проверять.

Фотоэлектрический' пирометр. Для непрерывного и бесконтактного измерения и записи температуры неподвижных и движущихся тел применяют фотоэлектрический пирометр ФЭП-4*. При его помощи можно измерять температуры от 500 до 4000° С. Прибор выпускается как одношкальный с предельной температурой измерения 2000° С, так и двушкальный— с пределом измерения до 4000° С. Основная погрешность показателей пирометра не превышает ±1% для приборов с верхним пределом измерения больше 2000° С.