Пирометры полного излучения (радиационные)

Пирометры полного излучения измеряют радиационную температу- ру тела, поэтому их часто называют радиационными (или радиометрами). Принцип действия данных измерителей температуры основан на использо- вании закона Стефана-Больцмана.

Пирометр снабжен оптической системой (линзой, зеркалом), соби- рающей испускаемые нагретым телом лучи на каком-либо теплоприемни- ке. Теплоприемник обычно состоит из миниатюрной термоэлектрической батареи (из нескольких малоинерционных последовательно соединенных ТЭП), термометра сопротивления или полупроводникового терморези- стора. В качестве измерительных приборов применяют милливольтметры,автоматические потенциометры и уравновешенные мосты.

Пирометр с термобатареей (рис. 12) состоит из телескопа с линзой 1 объектива и линзой 2 окуляра. На пути лучей линзы 1 установлена диа- фрагма 3, а в фокусе линзы объектива – термоэлектрическая батарея 4.

Рабочие спаи ТЭП прикреплены к крестообразной пластинке из пла- тиновой фольги, покрытой платиновой чернью для лучшего поглощения падающих лучей. Свободные концы ТЭП термометров укреплены на слю- дяной пластинке, а соединительные провода выведены к клеммам, нахо- дящимся в корпусе телескопа. Перед окулярной линзой помещено цветное стекло 5 для защиты глаз при установке пирометра. Температура рабочих концов термобатареи не должна превышать 250 °С. Для уменьшения числа лучей, падающих на термобатарею, служит диафрагма 3.

Рис.12. Принципиальная схема пирометра полного излу- чения с термобатареей в стеклянном баллончике:

1,2-линзы; 3-диафрагма; 4-батарея; 5-цветное стекло; 6 - милливольтметр.

 

Вид материала линзы определяет интервал измеряемых температур и градуировочную характеристику. Стекло из флюорита обеспечивает воз- можность измерения низких температур начиная с 100⁰С, кварцевое стекло используется для температуры 400 - 1500⁰С, а оптическое стекло для тем- ператур 950⁰С и выше.

 

 

Данными пирометрами измеряют температуру от 100 до 3500⁰С. Ос- новная допустимая погрешность технических промышленных пирометров возрастает с увеличением верхнего предела измерения и для температур 1000, 2000 и 3000⁰С составляет соответственно ±12; ±20 и ±35⁰С.

Точный учет количества поступающей в приемник лучистой энергии крайне сложен, так как между теплоприемником и окружающей средой происходит теплообмен, поэтому прибор может иметь не поддающиеся учету погрешности. Несмотря на эти недостатки, пирометры полного из- лучения широко применяют в производственной практике; они могут быть установлены стационарно, позволяют применять дистанционную передачу, автоматически записывать и регулировать температуру.

Тепловизоры

Тепловидение – это направление в технических измерениях, изу- чающее физические основы, методы и приборы, обеспечивающие возмож- ность наблюдения слабонагретых объектов. Приборы, работающие в этом направлении называются тепловизорами (термографами). Тепловизоры от- носятся к оптико-электронным приборам пассивного типа, работающие в инфракрасном диапазоне спектра излучения.

Диапазон инфракрасного излучения делится на несколько поддиапа- зонов (табл.2.5).

                                                                                                                           Таблица  2.5

Длина волн (мкм)	Название поддиапазона
0.76-1.5	Ближнее инфракрасное излучение
1.5-5.5	Коротковолновое инфракрасное излучение
5.6-25	Длинноволновое инфракрасное излучение
25-100	Дальнее инфракрасное излучение

 

 

Принцип их действия основан на преобразовании инфракрасного из- лучения в электрический сигнал, который подвергается усилению и авто- матической обработке, а затем преобразуется в видимое изображение теп- лового поля объекта (термограмму) для его визуальной и количественной оценки.

Общий принцип устройства тепловизора представлен на рис.13

 

 

 

31

 

 

 

 

 

 

1

2

5

3   4         

Рис. 13. Структурная схема тепловизора:

1 – линза; 2 – фотоприемник; 3 – электронный усилитель; 4 - микро- процессор; 5 – блок отображения информации

 

Инфракрасное излучение концентрируется системой специальных линз 1 и попадает на фотоприемник 2, который избирательно чувствителен к определенной длине волны инфракрасного спектра. Попадаемое на него излучение приводит к изменению электрических свойств фотоприемника, регистрируется и усиливается электронным усилителем 3. Полученный сигнал подвергается цифровой обработке в микропроцессорном блоке 4 и это значение передается на блок отображения информации 5, представ- ляющий собой экран жидкокристаллического дисплея. Блок отображения информации имеет цветовую палитру, в которой каждому значению сигна- ла присваивается определенный цвет. После этого на экране монитора по- является точка, цвет которой соответствует численному значению инфра- красного излучения, которое попало на фотоприемник. Сканирующая сис- тема (зеркала или полупроводниковая матрица) проводит последователь- ный обход всех точек в пределах поля видимости прибора, в результате получается видимая картина инфракрасного излучения объекта. Чувстви- тельность детектора к тепловому излучению тем выше, чем ниже его соб- ственная температура, поэтому его помещают в специальное термостати- рующее холодильное устройство. Один из способов охлаждения осущест- вляется посредством элементов Пельтье (полупроводники, дающие пере- пад температур (тепловой насос) при пропускании через них тока).

Таким образом, на экране тепловизора видны значения мощности инфракрасного излучения в каждой точке поля зрения тепловизора, ото- браженные согласно заданной цветовой палитре (черно-белой или цвет- ной).

 

 

 

 

 

 

 

32

1.  

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: