Разделы сайта

Оптическая пирометрия

В настоящее время метод оптической пирометрии является одним из наиболее развитых и используется в устройствах регистрации температуры различных сред [19-21]. Метод оптической пирометрии положен в основу многих приборов [22], например, оптических пирометров, сканирующих пирометров, тепловизоров, анализаторов температурного поля и т.д. В основе метода оптической пирометрии лежит свойство веществ при температуре Т > 0 К вследствие тепловых колебаний атомов и молекул испускать тепловое излучение [23]. Энергия теплового излучения Wλ на длине волны λ, испускаемая черным телом при температуре Т, выражается формулой Планка (в единицах Вт·м-3·ср-1)

Wλ = c1λ-5{exp[c2/(λT)]-1}-1, (1.1)

где с1 и с2 - постоянные коэффициенты.

Суммарная энергия излучения (Вт/м2) получается путем интегрирования вышеприведенного выражения по всем длинам волн:

, (1.2)

где σ = 5,7 ∙10-8 Вт · м-2∙К-4 - постоянная Стефана-Больцмана.

Между λm и Т существует зависимость, выражающая собой закон смешения Вина:

λm Т = 2,9∙10-3 мК (1.3)

Таким образом, из формул (1.1) и (1.2) на фиксированной длине волны λm можно определить температуру.

Особенностью метода оптической пирометрии является необходимость выбора компонентов в зависимости от температурного диапазона. Обычно для температур выше 600 0С в качестве детектора применяются кремниевые элементы, а для температур ниже 600 °С - элементы на основе германия, соединения PbS и т.д. Диапазон прозрачности оптического волокна из кварцевого стекла 0,4 . 2,0 мкм, поэтому область измеряемых температур для волоконно-оптического измерителя излучения простирается примерно от +300 до +2000 0С. Например, в работе [24] описан пирометрический волоконно-оптический датчик температуры, предназначенный для измерения температуры внутри ядерных реакторов. Авторами показано, что датчик имеет достаточно хорошую чувствительность в температурном диапазоне от +250 до +800 °С. Для регистрации более низких температур необходимо применение специальных источников и приемников излучения, работающих в этой области длин волн, а также специальных оптических волокон, прозрачных для инфракрасных лучей, с длиной волны 2 мкм и более. Например, в волоконно-оптических пирометрических датчиках температуры, выпускаемых фирмой Соnах, США, используется сапфировое оптическое волокно.

В связи с вышесказанным можно сделать вывод о том, что использование метода оптической пирометрии для измерения +300 0С затруднительно.

Самое читаемое:

Модернизация канала формирования импульсов запуска блока Т-17М
Постоянное совершенствование средств воздушного нападения, опыт войн и вооруженных конфликтов последних десятилетий предъявляют повышенные требования к возможностям зенитных комплексов ближнего действия по обнаружению, сопровождению и поражению воздушных целей в различных условиях обстановки. Однако подавляющее большинство зенитны ...