Pirométerek leírása és alkalmazása - absztrakt, 2. oldal
Részleges sugárzási spektrométerek
Az ilyen típusú pirométerek, amelyek mérik a tárgy fényerejét, tartalmaznak monokróm optikai pirométereket és fotoelektromos pirométereket, amelyek mérik az áramlás energiáját egy szűk hullámhossz-tartományban.
Az optikai pirométerek működési elve a monokromatikus sugárzás fluxus-sűrűségétől a hőmérséklet függvényében alapul. A 11. ábra egy "eltűnő" menetű optikai pirométert ábrázol, amelynek működési elve egy mérési objektum fényességének és egy meghatározott hullámhosszú sugárforrásnak a fényességének összehasonlításán alapul.
Képek emitter 1 lencse és a membrán 2 4 pirométer lencse középpontjában a síkban az izzólámpa 5. Az üzemeltető a nyíláson 6 a szemlencse 8 és vörös filterrel 7 a háttérben a test a forró foltok izzólámpa. A 11 reosztát motorjának mozgatásával a kezelő átkapcsolja a lámpán áthaladó áramot, és megkapja a fonal fényességének és a radiátor fényességének kiegyenlítését. Ha a szál kisebb, mint a fényerő a fényerő, a test, akkor ennek fényében úgy néz ki, fekete csík, magasabb hőmérsékleten izzószál úgy fog kinézni, mint egy fényes ív sötét alapon. Ha a radiátor és az izzó fényereje egyenlő, az utóbbi "eltűnik" a kezelő szeme elől. Ez a pillanat jelzi a mérési objektum és a lámpa menetének fényerejét. Teljesítmény lámpa egy akkumulátor 10. Az eszköz a 9. rögzítő ereje a folyó áram mérő áramkör, az értékeket előre a kapcsolat a jelenlegi és a fényerő hőmérséklet feketetest, amely lehetővé teszi az olvasást eredmény 0C.
A mérés alapesetben megengedett hibája ± 20 ° C. A mérés pontosságát befolyásolja a feketék spektrális foka bizonytalansága és variábilitása, a közegközegben lévő csillapítás miatti sugárzási intenzitás lehetséges változása, valamint a külföldi sugarak visszaverődése miatt.
A fotovoltaikus részleges sugárzású pirométerek folyamatos automatikus mérést és hőmérsékletfelvételt biztosítanak. Működésük alapja a sugárzás intenzitásának a hőmérséklet függvénye a spektrum hullámhosszainak szűk tartományában. Fénydiódák, fotorezisztorok, fotocellák és fotomultiplierek használatosak vevőként.
A részleges sugárzás fotoelektromos pirométerei két csoportra oszthatók:
1) pirométerek, amelyekben az objektum hőmérsékletének mérése közvetlenül a sugárzási vevő fényáramának nagysága;
2) pirométerek, amelyek stabil sugárzási forrást tartalmaznak, és a fényérzékelő csak egy adott forrás és tárgy egyenlőségének jelzőjeként szolgál.
A 12. ábra a pirométerek második csoportjához tartozó fotoelektromos pirométer diagramját mutatja. A fénysorompót sugárzásérzékelőként használja. Flow a forrás 1 és a lencse 2 fókuszálja a lencsét nyíláson 3 a 7 nyílás a szűrőtartóban 5 úgy, hogy a kép része viziruemogo emitter felületi átfedi ezt a lyukat. Ebben az esetben a fénysugár mögött elhelyezkedő 6 fénysorompó katódjára ható fényáram nagyságát a radiátor fényessége határozza meg, azaz a hőmérsékletét. A szűrőtartó van elrendezve egy másik lyuk 8, amelyen keresztül esik fotocella áramát a visszacsatoló lámpa 17. fényáramokra a 1 adó, és a lámpa 17 váltakozva táplálják a katód egy 50 Hz frekvencián, amely biztosítja a rezgő szelep 9. Az alternáló mozgást szelep, amelyet a gerjesztő tekercs 10 vagy állandó mágnes 12. a mágnesezettség megfordításának bekövetkezik vibrátor acélból armatúra 11, ami egy 50 Hz-es váltakozó pólusai a mágnes 12 vonzódik, és mozgatja a 9 szelepen.
Az 1 radiátor és a 17 lámpa fényáramainak különbségével a fénysorompóáramban 50 Hz-es frekvencián változó komponens jelenik meg, és amplitúdója arányos ezeknek a fluxusoknak a különbségével. A 13 erősítő biztosítja a variábilis komponens amplifikálását, és a 14 fázisjelzőt ezután helyesbíti. A kapott kimenőjelet a lámpára visszük fel, ami az izzószál intenzitásának változását okozza. Ez mindaddig előfordul, amíg a fényforrások két forrásból ki vannak egyenlítve a fotocella katódján. Következésképpen a visszacsatoló lámpa áramának egyedileg kapcsolódik a mérési objektum fényerő hőmérsékletéhez.
A 17 lámpatesthez egy kalibrált 16 ellenállás van csatlakoztatva, amelynek feszültségcsökkenése arányos az áramerõsséggel, és egy nagysebességû 15 potenciométerrel méri a hõmér- sékletet. A 4 okulár lehetővé teszi az eszköz irányítását a mérési objektumhoz.
A fotoelektromos pyrométerek külső mérete 500-1100 0C használt oxigén-cézium fotocella és eszközök skálán 800¸4000 0C vákuum-cézium-antimon. A kombináció az utóbbi egy vörös szűrővel rendelkezik a hatékony hullámhosszú pirométert 0,65 ± 0,01 mm, ami a véletlen fotoelektromos pirométer leolvasott vizuális jelzések az optikai pirométer.
Optikai pirométerek, eltűnő menettel.
Az elpusztuló menetes optikai pirométer működési elve a fűtött test sugárzásának monokromatikus fényességének és a különleges pirometrikus izzólámpa izzószálának monokromatikus fényességének összehasonlításán alapul. Egy OPRIR-017 optikai pirométer vázlatos rajza látható az 1a.
A pirométer optikai rendszere teleszkóp objektívvel (1) és szemlencse (4). A piros fény szűrőt (3) a szemlencse előtt helyezik el. A fényszűrő átvitelének spektrális jellemzőjét a szem spektrális érzékenységének figyelembevételével kell kiválasztani, így a tárgy optikai szűrőn történő megtekintésekor a legnagyobb látszólagos fényerő körülbelül 0,65 μm hullámhossznak felel meg. A lencse középpontjában egy pirometrikus izzó volfrámszál (5) van. A lámpacsatornát egy akkumulátorkapacitás biztosítja; a fényt a reosztát (6) manuálisan állíthatja be. A távcső látóterében a megfigyelő a fűtött test sugárzó felületének részét (a mérés tárgyát) látja, és ezen a háttéren a lámpahangot (1b. Ábra). Ha az izzószál és a fűtött test fényereje nem azonos, az izzószál sötétebb vagy világosabb lesz, mint a háttér. Az izzóspirál melegítésével a reosztáttal a megfigyelő egyenlőtlenséget ér el, miközben a szál képét a háttérrel egyesíti, és megkülönböztethetetlenül válik (az izzószál "eltűnik"). Ebben a pillanatban az izzólámpa fényereje megegyezik a mérési tárgy fényerejének hőmérsékletével. A szem nagyon érzékeny a fényerő különbségére, és az izzószál eltűnésének pillanatát elegendő bizalommal rögzítik. A jelzőberendezést (8), amely az izzószálas áramkörben szerepel, egy modell-pirométerrel vagy hőmérséklet-lámpákkal, ° C-os fényerő-hőmérsékleten mérhető.
Amint azt fentebb jeleztük, ha a mérés tárgya emisszióssal közel egy teljesen fekete testhez, akkor a pirométer által jelzett fényerő hőmérséklete megegyezik az objektum valós hőmérsékletével. Az igazi fizikai testek emissziója azonban nem éri el az abszolút fekete test sugárzó erejét. Ezért a sugárzás ugyanolyan fényességével, azaz ugyanazon fényerő hőmérséklet mellett az igazi fizikai test T valós hőmérséklete nagyobb lesz, mint az optikai pirométer által jelzett TS fényerő. Az igazi és a fényerõ hõmérsékletének arányát a
ahol T és TS az igazi és a fényerő hőmérséklete az abszolút skála fokában;
- a fény hullámhossza, amelyben a fényerő hőmérsékletét mértük (optikai pirométereknél, általában = 0,65 μm);
s2 - 1,438 cm / fok. - állandó;
- a valós hullámhossz emissziós (fekete tényezője).
Az emissziós tényező mindig kisebb, mint egy, és nullánál nagyobb, és e határokon belül változik, az anyagtól, az állapotától (folyadék, szilárd) és a felületi érdességtől függően. A fűtött fém felületén lévő oxidfilm jelenléte jelentős hatást gyakorol a feketeségi tényező értékére. Így például a 0,65 mikronos szénacél szilárd állapotban = 0,35, folyadékban 0,37; Egy oxidfilm jelenléte kemény acélfelületen növeli a feketeségi tényezőt 0,8-ra.
Az objektum valós hőmérsékletének meghatározásához az optikai pirométeres méréseknél szükség van az (1) képlet alapján vagy az ugyanazon képlet szerint összeállított táblázatok alapján meghatározott korrekció elvégzésére. Ebben az esetben a korrekció nagysága jelentős lehet. Például 0,35-ös sötétségi tényezővel és 2400 ° C-os fényerősséggel a valós hőmérséklet 2795 ° C.
A feketék összetételétől és hőmérsékletétől és megfigyelhető felületének állapotától függően a feketék együtthatójának ingadozása az optikai pirométerek hőmérsékletének mérésének egyik fő forrása.
Annak elkerülése érdekében, túlmelegedés a fonal, a hőmérséklet nem haladja meg az 1500 ° C-on, így a méréseket nagyobb hőmérséklet-tartományban van beállítva előtt a lámpa abszorbens szűrő (7), ami csökkenti a látszólagos fényességét objektum sugárzás.
A hazai pirométerek 1200-3200 és 1500-6000 ° C tartományban állnak rendelkezésre. A műszer mérési tartománya két részsávra osztható, ebben az esetben a pirométer két skálával rendelkezik. Az egyik sávról a másikra való átmenet abszorpciós szűrő bevezetésével vagy eltávolításával történik.
Az OPRIR-017 optikai pirométer tápellátására NKN-10 kettős alkáli elemet használnak. A lámpa áramát a reosztát szabályozza. Az elektromos mérőműszer egy kétkeretes differenciál-ampermér, amely a tápfeszültség áramának és a paraméteres lámpán lévő feszültségnek a megváltozására reagál. Ez automatikusan figyelembe veszi a lámpa menetének ellenállásának változását a ragyogás hőmérsékletéről. A készülék bekapcsolása után beállított idő nem haladja meg a 8 másodpercet. A fényerő hőmérsékletének mérésére szolgáló fő megengedhető hiba a hőmérsékleti tartománytól és az alkalmazott instrumentális skála felső határától 1-től 25% -ig terjed.
Vannak optikai pirométer, amelyben összehasonlítjuk a fényerő és a fonal tárgy vizuálisan nem készül, és egy fotoelektromos eszköz, amely lehetővé teszi, hogy automatizálják és javítja a mérési pontosságot a meghatározása a fényerő hőmérséklet. Az eszköz áramköre és kialakítása azonban lényegesen bonyolultabb.
2.2. A spektrális sugárzás pirométerei
Az ilyen típusú pirométerek a tárgy színhőmérsékletét a spektrum két külön szakaszában sugárzási intenzitással mérik, amelyek mindegyikét hatékony hullámhossz jellemzi.
A 13. ábra egy kétcsatornás spektroszkópium-pirométer (PCP) sémáját mutatja, amelyben a vételi energia elektromos jelekké történő átalakítása két szilikon fotodióda alkalmazásával történik. A sugárzási fluxus a mérendő tárgy 1 egy optikai rendszer, amely a lencsék 2, és a nyílás a diafragma 3 továbbítjuk az interferencia szűrő 4. Az utóbbi biztosítja a izolálását két stream, amelyek mindegyike jellemző a spektrumot. Ezek az áramlások a szilícium 7 fénydiódákra esnek, amelyek a sugárzást a másodlagos hangrögzítő műszer - a logométer - mérőkörében lévő R1 és R2 ellenálláson átáramló fényáramúvá alakítják át. A különbség a ellenállásai a feszültségesés bemenete az erősítő 5, a kimenete, amelyet betáplálunk a reverzibilis motorral 6, hogy a kurzort nyíl és R2 Slidewire relatív előfordulása mérleg skála, amely megfelel a mért hőmérséklet.
A 4 interferenciaszűrő egy félvezető tükör, amelynek nagy átáramlása egy, és a spektrum egy másik régiójában nagy reflexiójú. A tükör 8 és a szemlencse 9 a pirométer objektív vizuális irányítását biztosítja a mérési objektumhoz. A hiba a környezeti hőmérséklet hatására történő csökkentése érdekében a 4 szűrőt és a 7 sugárzási vevőket egy termosztátba helyezzük.
A JI-t a szilárd és olvadt fém hőmérsékletének 300 és 2200 ° C közötti széles hőmérsékleti tartományban történő mérésére használják, és az 1 és 1,5 pontossági osztály (a mérési határértéktől függően). Ezek a pirométerek 3-5-szor kevesebb módszertani hibát okoznak a radiátor feketeségének megváltozásával kapcsolatban. A közbenső közeg felszívódását szignifikánsan kevésbé befolyásolják. Azonban azokban az esetekben, amikor az objektumot jellemzi szelektív besugárzással (foka feketeség ugyanezen a hőmérsékleten élesen változik a hullámhossz), PCP hiba nagyobb lehet, mint a sugárzás pirométerek hibákat más típusú. A JI projektek összetettebbek és kevésbé megbízhatóak, mint a többi eszköz.