Классификация оптических пирометров. Яркостные оптические и монохроматические пирометры: принцип действия, рабочие длины волн, погрешность, преимущества/недостатки.

Яркостные оптические (пирометры с исчезающей нитью) и фотоэлектрические пиро­метры измеряют количество энергии, которое излучает объект не во всем диапазоне час­тот волн от инфракрасного до ультрафиолетового, а в конкретных диапазонах длин волн. Для фильтрации используются светофильтры. Обычно диапазон измерения выбирают в районе длин волн, переходящих от видимого красного цвета к инфракрасной области - 0,65 мкм, 1,0 мкм, 1,6 мкм (красные светофильтры). Диапазон измерений от 600 до 3000Сº.

Принцип действия оптических и фотоэлектрических пирометров основан на сравне­нии интенсивности (яркости) монохроматического излучения нагретого тела и эталонной пирометрической лампы накаливания.

Современные яркостные пирометры называют монохроматическими. Данные при­боры не используют пирометрические лампы. Для измерения количества энергии на определенной длине волны используются светофильтры и узкополосные приёмники излучения (например, кремниевые фотодиоды). Однако идеально отфильтровать нуж­ную длину волны невозможно. На практике, большинство приемников излучения имеет существенно широкий диапазон волн, и даже использование фильтров не доста­точно ограничивает диапазон волн, чтобы иметь возможность считать его строго моно­хроматическим. Однако монохроматические пирометры имеют показания, которые четко согласуются, в значительном температурном диапазоне, с расчетами по урав­нению Макса Планка, соответствующими длине волны близкой к “отсечной” верхней длине волны системы приемник-фильтр.

Понятие эффективной длины волны является весьма удобным для оценки скорости изменения энергии (и, следовательно, показаний пирометра) с изменением температуры. В технических характеристиках монохроматического пирометра обязательно должна при­сутствовать характеристика эффективная длина волны, мкм. Однако во многих случаях в рекламно-информационных материалах и статьях используют следующие характери­стики: спектральный диапазон или спектральная чувствительность, которые являются характеристиками диапазона длин волн, на котором работают пирометры частичного из­лучения, принцип действия которых будет рассмотрен ниже. Это надо иметь в виду при анализе технических характеристик монохроматических пирометров.

В зависимости от температурного диапазона измерений прибора используются длины волн видимого красного участка и инфракрасного диапазона.

На практике имеются стабильные детекторы, работающие в диапазоне вон от 0,4 до 30 мкм. Эти детекторы, в сочетании с рядом оптических фильтров могут дать возмож­ность получить целый ряд пирометров, отвечающих почти всем промышленным требова­ниям.

Монохроматические высокотемпературные пирометры работают на красных дли­нах волн: 0,6 мкм (рекомендуемый диапазон измерений 1000…1700°С), 0,75 мкм (реко­мендуемый диапазон измерений 900…1500°С), 0,9 мкм (рекомендуемый диапазон изме­рений 600…1100°С), 0,6 мкм (рекомендуемый диапазон измерений 1000…1700°С), 1,0 мкм (рекомендуемый диапазон измерений 400…750°С).

Для измерения более низких температур используют длины волн инфракрасного диа­пазона: 1,3; 1,5; 1,8; 2,3; 7, 10, 14 мкм.

Таким образом, если изменение излучательной способности составляет проблему и, если диапазон температур не существенен, для выбора оптимальной модели монохрома­тического пирометра необходимо руководствоваться следующими правилами:

1. Необходимо всегда выбирать пирометр с самой короткой длиной волны, которая позволяет провести необходимые измерения самой низкой температуры в диапазоне из­мерения.

2. Нельзя допускать большого запаса при выборе нижнего предела температуры, так как это приведет к значительному понижению точности измерения при нормальной рабо­чей температуре.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: