Измерение температуры бесконтактным методом

Лабораторная работа №4

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ БЕСКОНТАКТНЫМ МЕТОДОМ
(2ч)
Цель работы

Изучить основные характеристики, конструкции, возможности, области применения приборов для измерения температуры бесконтактным методом.

Основные теоретические положения

О температуре объекта можно судить на основании интенсивности его теплового и светового излучения. Приборыдля определения температуры, действие которых основано на измерении теплового и светового излучения нагретых тел, называют пирометрами излучения. Они позволяют контролировать температуру от 100 до 6000 °С и выше. Пирометры излучения относятся к бесконтактным приборам. Одним из главных достоинств данных устройств является отсутствие влияния измерителя на температурное поле объекта, так как в процессеизмерения они не вступают в непосредственный контакт друг с другом.
Лучистая энергия выделяется нагретым телом в виде электромагнитных волн различной длины. При температурах до 500 °С нагретое тело излучает инфракрасные лучи, не воспринимаемые человеческим глазом. По мере повышения температуры цвет тела от темно-красного доходит до белого, содержащего волны всех воспринимаемых глазом длин.Одновременно с повышением температуры тела и изменением его цвета возрастает интенсивность монохроматического излучения (яркость), т.е. энергия излучения при определенной длине волны, а также увеличивается суммарная энергия излучения. Монохроматическое и суммарное (полное) излучения используются для измерения температуры нагретых тел и в соответствии с этим пирометры излучения делятся на пирометрычастичного и полного излучения (радиационные).
Интенсивность монохроматического и суммарного излучений, кроме температуры, зависит от физических свойств веществ. Поэтому шкалы приборов, работающих в комплекте с пирометрами, градуируются по излучению абсолютно черного тела, степень черноты которого постоянна и равна единице ((0=1). Реальные физические тела излучают энергию менее интенсивно, чемабсолютно черные, т.к. у них 0(((1. В связи с этим пирометры излучения показывают так называемую кажущуюся температуру, т.е. показания пирометров обычно занижены относительно действительной температуры контролируемого тела. Следовательно, требуется введение соответствующих поправок на степень черноты реального тела.
К бесконтактным приборам для измерения температуры (пирометрам излучения)относятся:
а) пирометры частичного излучения (яркостные, оптические), основанные на изменении интенсивности монохроматического излучения тел в зависимости от температуры. Предел измерений от 800 до 6000 °С;
б) радиационные пирометры, основанные на зависимости мощности излучения нагретого тела от его температуры. Предел от 20 до 2000 °С;
в) цветовые пирометры, основанные на зависимостиотношения интенсивностей излучения на двух длинах волн от температуры тела. Пределы измерения от 200 до 4800 °С.

Пирометры полного излучения (радиационные)

Радиационный метод измерения температуры основан на зависимости интенсивности полного излучения от температуры тела.
Для абсолютно черного тела зависимость количества излучаемой энергии Е0 от температуры характеризуетсязаконом Стефана-Больцмана:

[pic], (4.1)

где (0 – постоянная, равная 20,78(10–8 Дж/м2(ч.
При градуировке пирометра по модели абсолютно черного тела устанавливается однозначная зависимость его показаний от температуры излучателя. При измерении температуры реальных тел, имеющих суммарный коэффициент излучения, отличный отединицы, действительную температуру объекта можно определить с достаточной точностью по формуле:

[pic], (4.2)

где Т – действительная температура объекта, К; Тр – радиационная температура (показания пирометра), К; ( – коэффициент черноты объекта.
Преобразователь пирометрический полного излучения ППТ-121 предназначен...