Descrierea și aplicarea pirometrelor - abstract, pagina 2

Spectrometre parțiale de radiație

Acest tip de pyrometre, care măsoară temperatura de strălucire a obiectului, includ pyrometrele optice monocromatice și pirometrele fotoelectrice care măsoară energia fluxului într-un interval îngust de lungimi de undă.

Principiul funcționării pirometrelor optice se bazează pe utilizarea dependenței densității de flux a radiației monocromatice de temperatura. Figura 11 prezintă o diagramă a unui pirometru optic cu fir de "dispariție", a cărui principiu de funcționare se bazează pe compararea luminozității unui obiect de măsurare cu o sursă de radiație gradată la o anumită lungime de undă.

Imaginile emitor lentila 1 și lentila 4 pirometru diafragmă 2 este concentrată în planul lămpii cu incandescență 5. Operatorul prin orificiul 6 al lentilei ocularului 8 și un filtru roșu 7 pe fundalul corpului de lampă cu incandescență pete fierbinți. Prin mutarea cursorului de reostatul 11, operatorul schimbă intensitatea curentului care curge prin lampă, și realizează ajustarea luminozității și luminozitatea emițătorului de filament. Dacă firul este mai mică decât luminozitatea luminozitatea corpului, atunci este în acest context arată dungă neagră, la o temperatură mai mare filament se va arata ca un arc de cerc luminos pe un fundal întunecat. Când luminozitatea radiatorului și a filamentului sunt egale, acesta din urmă "dispare" din punctul de vedere al operatorului. Acest moment indică egalitatea temperaturilor de luminozitate a obiectului de măsurare și a firului lămpii. Lampa de alimentare furnizată de o baterie 10. Dispozitivul 9, forța de fixare a curentului care circulă în circuitul de măsurare, în valori în avans relația dintre curentul și temperatura de luminozitate a corpuluinegru care permite citirea rezultat la 0 ° C.

Eroarea de bază admisă la măsurare este ± 20 ° C. Precizia măsurării este afectată de incertitudinea și variabilitatea gradului spectral de negru, de o posibilă modificare a intensității radiațiilor datorată atenuării în mediul intermediar și de reflectarea razelor străine.

Pirometrele fotovoltaice cu radiație parțială asigură măsurarea automată continuă și înregistrarea temperaturii. Principiul lor de funcționare se bazează pe dependența intensității radiației de temperatura într-o gamă îngustă de lungimi de undă ale spectrului. Fotodiodele, fotorezistoarele, fotocelulele și fotomultiplicatoarele sunt folosite ca receptoare în aceste dispozitive.

Pirometrele fotoelectrice de radiație parțială sunt împărțite în două grupe:

1) pirometre, în care măsurarea temperaturii obiectului este direct mărimea fotocurentului receptorului de radiație;

2) pirometre, care conțin o sursă stabilă de radiație, iar fotodetectorul servește doar ca indicator al egalității luminozității unei surse și a unui obiect dat.

Figura 12 prezintă o diagramă a unui pirometru fotoelectric care aparține celui de-al doilea grup de pirometre. Folosește o fotocelulă ca detector de radiații. Curgerea de la sursa 1 și obiectivul 2 focalizează diafragma obiectivului 3 la deschiderea 7 din suportul de filtru 5, astfel încât porțiunea de imagine viziruemogo suprafață emitor suprapune această gaură. În acest caz, incidentul fluxului luminos pe catod 6 fotocelula situat în spatele filtrului de culoare, luminanță este determinată de emițător, m. E. Temperatura sa. Suportul de filtru este dispus un alt orificiu 8, prin care cade fluxul de fotocelula de lampă de feedback 17. Fluxurile de lumină de la transmițătorul 1 și lampa 17 sunt alternativ alimentate la catod, cu o frecvență de 50 Hz, care este furnizată de vibrare supapă 9. Mișcarea rectilinie alternativă supapă este asigurată de bobina de excitație 10 și permanent magnet 12. magnetizarea inversare are loc armătură din oțel vibrator 11, care este un 50 Hz stâlpi alternante ale magnetului 12 este atras și deplasează valva 9.

Cu diferența dintre fluxurile de lumină ale radiatorului 1 și a lămpii 17, apare o componentă variabilă în curentul fotocelulei având o frecvență de 50 Hz și o amplitudine proporțională cu diferența dintre aceste fluxuri. Amplificatorul 13 asigură amplificarea componentei variabile, iar detectorul de fază 14 este apoi rectificat. Semnalul de ieșire rezultat este aplicat lămpii, ceea ce determină o schimbare a intensității curentului filamentului. Aceasta se va produce până când fluxurile de lumină din două surse vor fi egalizate la catodul fotocelular. În consecință, curentul lămpii de reacție este în mod unic legat de temperatura de luminozitate a obiectului de măsurare.

O rezistență calibrată 16 este conectată la circuitul de lămpi 17, a cărui cădere de tensiune este proporțională cu puterea curentului și este măsurată de un potențiometru de viteză mare 15 echipat cu o scală de temperatură. Ocularul 4 permite ca dispozitivul să fie îndrumat către obiectul de măsurare.

De pirometrele fotoelectrice, cu dimensiuni exterioare de la 500 la 1100 0C utilizat fotoelemente oxigen cesiu, și în dispozitive cu scală 800¸4000 0C antimoniu vid cesiu. Combinația celor din urmă cu un filtru roșu oferă un pirometru eficientă lungime de undă de 0,65 ± 0,01 mm, ceea ce duce la coincidență citirile pirometru fotoelectric cu indicațiile vizuale ale pirometru optic.

Pirometre optice, cu fir de dispariție.

Principiul de funcționare al pirometru optic cu un filament dispariții bazat pe compararea luminozitatea unui corp de radiație monocromatică incandescentă cu o monocromatic fire de luminanță de emisie bec pirometric speciale. O diagramă schematică a unui pirometru optic OPRIR-017 este prezentată în figura 1a.

Sistemul optic al pirometrului este un telescop cu un obiectiv (1) și un ocular (4). Un filtru de lumină roșie (3) este așezat în fața ocularului. Caracteristica spectrală a transmisiei filtrului de lumină este selectată ținând cont de sensibilitatea spectrală a ochiului astfel încât atunci când se vizualizează obiectul prin filtrul optic cea mai mare luminozitate aparentă ar corespunde unei lungimi de undă de aproximativ 0,65 pm. În centrul lentilei se află un filament de tungsten al unui bec pyrometric (5). Firele lămpii sunt alimentate de o baterie; strălucirea sa poate fi reglată manual de către reostat (6). În câmpul de vedere al telescopului, observatorul vede porțiunea suprafeței radiative a corpului încălzit (obiectul măsurătorii) și în acest context șirul de lampă (figura 1b). Dacă luminozitatea filamentului și a corpului încălzit nu sunt aceleași, filamentul va fi văzut mai întunecat sau mai ușor decât fundalul. Prin reglarea încălzirii filamentului cu un reostat, observatorul atinge egalitatea de luminozitate, în timp ce imaginea filamentului se îmbină cu fundalul și devine imposibil de distins (filamentul "dispare"). În acest moment, temperatura de luminozitate a filamentului este egală cu temperatura de luminozitate a obiectului de măsurare. Ochiul este foarte sensibil la diferența de luminozitate, iar momentul "dispariției" filamentului este capturat cu suficientă încredere. Dispozitivul de indicare (8), inclus în circuitul cu filament, este gradat cu un model de pirometru sau cu lămpi de temperatură, în ° C temperatura de luminozitate.

După cum sa arătat mai sus, dacă obiectul de măsurare, prin emisivitatea sa, este aproape de un corp absolut negru, atunci temperatura de luminozitate indicată de către pirometru este egală cu temperatura reală a obiectului. Totuși, emisivitatea corpurilor fizice reale nu ajunge la puterea radiantă a unui corp absolut negru. Prin urmare, la aceeași luminozitate a radiației, adică la aceeași temperatură de luminozitate, temperatura reală T a corpului fizic real va fi mai mare decât temperatura de luminozitate TS prezentată de către pirometrul optic. Raportul dintre temperaturile adevărate și luminozitate este dat de

unde T și TS sunt temperaturile adevărate și de luminozitate în grade ale scalei absolute;

- lungimea de undă a luminii în care se măsoară temperatura luminozității (pentru pirometrele optice, de obicei = 0,65 μm);

s2 - 1,438 cm / deg. - constantă;

- emisivitatea (factorul negru) al corpului real pentru lungimea de undă.

Coeficientul de emisivitate este întotdeauna mai mic decât unul și mai mare de zero și variază în limitele acestor valori, în funcție de material, starea sa (lichid, solid) și rugozitatea suprafeței. Prezența unui film de oxid pe suprafața metalului încălzit are un efect semnificativ asupra valorii factorului de negru. Astfel, de exemplu, oțelul carbon pentru = 0,65 microni are în stare solidă = 0,35, în lichid - 0,37; Prezența unui film de oxid pe o suprafață din oțel dur mărește factorul de negru la 0,8.

Pentru a determina adevărata temperatură a obiectului în citirile cu ajutorul măsurătorilor optice, este necesar să se facă o corecție determinată pe baza formulei (1) sau în conformitate cu tabelele compilate conform aceleiași formulări. În acest caz, amploarea corecției poate fi semnificativă. De exemplu, cu un factor de negru de 0,35 și o temperatură de luminozitate de 2400 ° C, temperatura reală este de 2795 ° C.

Fluctuațiile coeficientului de negru, în funcție de compoziția și temperatura metalului și de starea suprafeței sale observabile, sunt una dintre principalele surse de eroare în măsurarea temperaturii prin intermediul unor piroteme optice.

Pentru a evita supraîncălzirea firului, temperatura acestuia nu trebuie să depășească 1500 ° C, prin urmare măsurătorile în intervalul de temperatură mai ridicată este stabilită în fața filtrului absorbant lampă (7), ceea ce reduce luminozitatea aparentă a radiației obiectului.

Pirometrele de uz casnic sunt disponibile în intervale de 1200-3200 și 1500-6000 ° C. Intervalul de măsurare al instrumentului poate fi împărțit în două sub-intervale, caz în care pirometrul are două scale. Trecerea de la o bandă la alta se realizează prin introducerea sau îndepărtarea unui filtru absorbant.

Un acumulator dublu alcalin NKN-10 este utilizat pentru alimentarea cu pirometru optic OPRIR-017. Curentul din lampă este reglat de reostat. Instrumentul de măsurare electrică este un ampermetru diferențial cu două cadre, care reacționează la o schimbare a curentului în circuitul de alimentare și la tensiunea pe lampa parametrică. Aceasta ține cont în mod automat de modificarea rezistenței firului lămpii de la temperatura luminii sale. Timpul de setare după pornirea dispozitivului nu depășește 8 s. Eroarea principală admisă în măsurarea temperaturii de luminozitate depinde de domeniul de temperatură și variază de la 1 la 25% din limita superioară a scalei instrumentului utilizat.

Există și pyrometre optice, în care luminozitatea filamentului și a obiectului nu este comparată vizual cu dispozitivul fotoelectric, ceea ce face posibilă automatizarea măsurătorilor și îmbunătățirea preciziei de determinare a temperaturii de luminozitate. Cu toate acestea, circuitul și designul dispozitivului sunt substanțial mai complicate.

2.2. Pirometre de radiație spectrală

Pirometrele de acest tip măsoară temperatura de culoare a obiectului în raport cu intensitățile radiației din două secțiuni specifice ale spectrului, fiecare caracterizată printr-o lungime de undă efectivă.

Figura 13 prezintă o schemă a unui pirometru de raport spectral cu două canale (PCP), în care se face conversia energiei receptoare în semnale electrice utilizând două fotodiode de siliciu. Fluxul de radiație al obiectului de măsurare 1 printr-un sistem optic format din lentile 2, iar deschiderea diafragmei câmpului 3 este transmisă filtrului interferență 4. Acesta din urmă asigură izolarea a două fluxuri, dintre care fiecare este caracterizat prin spectrul său. Aceste fluxuri se încadrează pe fotodiodele de siliciu 7, care convertesc radiația într-o fotocurent care curge prin rezistențele R1 și R2, incluse în circuitele de măsurare ale instrumentului de înregistrare secundar - logometrul. Diferența în rezistențele căderea de tensiune este de intrare la amplificator 5, ieșirea căruia este alimentat la motor reversibil 6 care mișcă săgeata cursorului și R2 Slidewire apariție relativă scală echilibru, corespunzătoare temperaturii măsurate.

Filtrul de interferență 4 este o oglindă semitransparentă având o transmisie înaltă într-una și o reflectanță înaltă într-o altă regiune a spectrului. Oglinda 8 și ocularul 9 oferă îndrumare vizuală a obiectivului cu piroteter la obiectul de măsurare. Pentru a reduce eroarea de la influența temperaturii ambientale, filtrul 4 și receptoarele de radiație 7 sunt plasate într-un termostat.

JI sunt utilizate pentru a măsura temperaturile metalului solid și topit pe un interval de temperatură mare de la 300 la 2200 ° C și au o clasă de precizie de 1 și 1,5 (în funcție de limita de măsurare). Aceste pyrometre au o eroare metodologică de 3-5 ori mai mică asociată cu o schimbare a gradului de negru al radiatorului. Citirile lor sunt semnificativ mai puțin afectate de absorbția mediului intermediar. Cu toate acestea, în cazurile în care obiectul este caracterizat prin radiații selective (gradul de negru la aceeași temperatură se schimbă brusc cu lungimea de undă), eroarea PCO poate fi mai mare decât eroarea pyrometrelor de radiație de alte tipuri. Proiectele JI sunt mai complexe și mai puțin fiabile decât alte dispozitive.

Articole similare

• Leasing și rolul său în afacerile internaționale - abstract, pagina 1

• Modulen ibd - descriere, manual de instrucțiuni ibd modular, indicații, contraindicații

• Descrierea terminatorului mașinii de sudare, schematică, instrucțiuni de utilizare

Trimiteți-le prietenilor: