Fizika-matematika’’ fakulteti «fizika» kafedrasi

Radiatsiya (T: Shuning uchun, kuzatish usuli qarab, biz optik uch shartli haroratlarda birini aniqlash _r ), rang (T _c ) yoki yorqinlik S _λ . Haqiqiy haroratga faqat radiatsion korpusning ba'zi qo'shimcha parametrlari T _r va S _{λ har} doim haqiqiy haroratdan kam bo'lganda, T _c haqiqiydan bir oz yuqoriroq bo'ladi va qoida tariqasida undan T dan kam farq qiladi. _r va S _λ .

Pirometrik takoz

Pirometrik takoz yordamida issiq jismlarning harorati ularning nurlanishi bilan aniqlanadi. Issiq jismning nurlanishida to'lqin uzunligiga tushadigan energiya miqdori o'rtasidagi nisbat bu jismning haroratiga bog'liq: harorat qancha yuqori bo'lsa, qizil rangga nisbatan ko'proq yashil nurlar. Shuning uchun, yashil va qizil nurlar yoki boshqa ranglar orasidagi nisbat tana harorati bo'yicha baholanishi mumkin. Pirometrik takoz faqat shu maqsadda. Pirometrik takoz - bu shisha plastinkaga yopishtirilgan, ustiga yashil jelatin bo'yalgan xanjar. 5-rasmda turli xil to'lqin uzunliklariga ega "nurli" bo'yoq nurlarining egri chizig'i ko'rsatilgan; absissa o'qi bo'ylab to'lqin uzunliklari, ordinat o'qi bo'ylab - "o'tish faktori" chizilgan

. Ushbu bo'yoq, xlorofill singari, qizil nurlarni yashil rangga qaraganda kuchliroq o'tkazishini ko'ramiz.

Takozning istalgan joyi orqali ko'rib chiqiladigan tananing rangi takoz orqali bizning ko'zimizga etib kelgan qizil va yashil nurlar sonining nisbati bilan belgilanadi. Organi tomonidan chiqarilgan qizil nurlar yorqinlik B teng bo'lsa _{, 1} va B yashil nurlar yorqinligi ₂ (B ₂ > B ₁ ), qizil va yashil nurlar B yorqinligi ₂ B ₁ paydo bo'ladi, xanjar orqali quyidagilar ifodalanadi:

B ₁ = B ₁ e ^-k ₁ ^a va B ₂ = B ₂ e ^-k ₂ ^a

bu erda k ₁ - qizil nurlarning yutilish koeffitsienti, k ₂ - yashil nurlarning yutilish koeffitsienti (k ₂ > k ₁ ) va a - takozning berilgan joyda qalinligi. B ₂ > B _{1 bo'lganda} , biz tanani yashil rangda ko'ramiz. Teskari munosabat bo'lganda, tanasi qizil ko'rinadi. B ₁ va B ₂ orasidagi nisbatni o'zgartirish uchun biz takozni siljitishimiz mumkin, chunki biz a ni o'zgartiramiz. B ₁ va B ₂ orasidagi tenglik ma'lum bir a qalinlikda bo'ladi, bu tenglamadan aniqlanadi

B ₁ e ^-k ₁ ^a = B ₂ e ^-k ₂ ^a

Takozning bu holatida qizdirilgan korpus bizga rangsiz bo'lib tuyuladi. A ning ko'payishi bilan qizil nurlar yashil ranglardan ustunroq bo'ladi, chunki qizil nurlarning yutilish qalinligining oshishi qizil nurlarning singishiga qaraganda tezroq oshadi (biz k ₂ > k _{1 ni ko'rsatganimizdek} ). Yashildan qizil rangga o'tish joyi aniq B ₁ va B ₂ o'rtasidagi nisbatga bog'liq bo'ladi , ya'ni. oxir-oqibat haroratdan. Yuqori harorat, katta B ₂ B nisbiy ₁ va undan ham ko'proq bu o'tish sodir bo'lgan a. Shunday qilib, bunday takozni kalibrlashda, uning bo'ylab haroratni tortib, bir rangdan ikkinchisiga o'tish nuqtasida darhol issiq tananing haroratini taxmin qilishingiz mumkin. 10% haroratni aniqlash usulining aniqligi. Pirometrik takoz metallurgiyada keng qo'llaniladi.

+termal nurlanish pirometri takozi

Xulosa

Ushbu kurs ishida men termal nurlanish qonuniyatlarini o'rganish nazariyasining asosiy qoidalarini ko'rib chiqdim.

 Qurilma  manbaning nurlanishiga qarshi kalibrlangan va shuning uchun u mutloq qora manbada bo'ladigan haroratni o'rganilayotgan tanadagi nurlanish yorqinligi bilan o'lchaydi . Pirometr qizil filtrdan foydalanadi (> = 0,65 mm).  

Tana harorati har  xil yorug'lik filtrlari bo'lgan ikkita optik pirometr  bilan o'lchanadi . Birinchi pirometr qizil filtrga ega  (Xi = 0,65 µm), ikkinchisi - yashil 2 = 0,50 µm). Pirometrlar tomonidan ko'rsatilgan harorat mos ravishda / o1 = 1400 ° C va / o2 = 1420 C ni tashkil etadi.   

630 ° C dan yuqori haroratlarda optik pirometriya va shovqin termometriyasi shkalasi -10% ga asoslanganligini ko'rsatdi. Pb / P1 termojuftlari, shaklda ko'rsatilganidek , mos yozuvlar nuqtalarida  mavjud qiymatlarida termodinamik o’lchovdan  sezilarli darajada chetga chiqadi .  Hali ham yuqori chegarani bog'laydigan o'lchovlar mavjud emas   

O'rtasida ikkinchi muhim farq radiatsiya termometrelin va boshqa  termometre usullari , uning rivojlanishiga chuqur ta'sir, ya'ni radiatsiya termometre inson ko'z - tabiiy sensor ishlatiladi. Yaqin vaqtgacha optic optik pirometriyada eng keng tarqalgan vosita optik piro edi   

I 7 = 4.2 K A (7-0.3%, L = mm va T = 1000 K uchun bizda DI7 10 eng amaliy holatlarda optik pirometriya Stefan-Boltsman qonunidan bu farqlar ahamiyatsiz, ammo uzoq infraqizil radiometriyada ular ahamiyatli bo'ladi.   
Tarmoqli volfram optik pirometr uchun takrorlanadigan manba sifatida   
Optik pirometr yo'qolib borayotgan filament   

Optik pirometr yo'qolib borayotgan filaman bir vaqtning o'zida mos yozuvlar laboratoriyalarida xalqaro amaliy mashg’ulotlarda qo'llash uchun keng qo'llanilgan . Hozirgi kunda ham u ilm-fan va ishlab chiqarishda amaliy termometriya uchun keng qo'llaniladigan vosita bo'lib qolmoqda . Shu sababli, biz ushbu bo'limni uning qurilishi va ishlashini tavsiflash bilan boshlaymiz.   keyin o’lchov uchun to'g'ridan-to'g'ri kirish mumkin. Pastki chegara optic tizimning teshikiga bog'liq va taxminan 700 ° C, yuqori chegara taxminan 1250 ° S dir. Yuqori haroratni o'lchash uchun ob'ektiv ob'ektiv va filaman o'rtasida neytral shisha filtr joylashtirilgan manba tasvirlarning yorqinligini pasaytiradi . Filtrning zichligi joylarning ozgina qoplanishini ta'minlash uchun tanlanadi. Masalan, filtri bo'lmagan shkala bo'yicha, masalan, 700 ° S ga teng bo'lgan chiroq oqimi, keyingi shkalada, 1100 ° S haroratga to'g'ri keladi. Shunday qilib, bitta qurilma bilan haroratni o’lchashni istalgan maksimal haroratgacha kengaytirilishi mumkin . 

Optik yo'qoladigan filaman pirometrining bitiruvning ikki turi mavjud .  pirometrning butun mintaqasi uchun kalibrlangan , ma'lum bir haroratga ega bo'lgan qora tanani yoki ko'pincha volframli kuzatishda pirometr lampasining oqimini oddiy kalibrlashdan iborat to'g'ri chiziq . Filtrsiz eng past diapazon uchun shkala etarlicha ko'p sonli nuqtalarda batafsil tekshirilishi kerak, chunki nuqtalar orasidagi interpolyatsiya orqali ishonchli kalibrlash egri chizig'i olinadi . Yuqori harorat oralig'ida kalibrlash egri shaklitaxminan bir xil bo'ladi, ammo SH filtrlarining K-faktorini tasdiqlash kerak. 
Plank tenglamasidan olingan bu ifoda qora jismning T haroratdagi (bu erda Tes degan ma'noni anglatadi ) spektral yorqinligini LK, T) bilan bog'laydi . LX, T u) oltin nuqtasida qora tananing spektral yorqinligi . 
L, B va C doimiylari faqat empirik va har bir pirometr uchun aniqlanishi kerak [12, 46]. Ushbu taxminlardan birini qo'llagan holda aniqlik to'g'risida umumiy xulosa chiqarish qiyin , chunki bu 1 k) turiga juda bog'liq. Shunga qaramay, biz (7.78) tenglama boshqa manbalar tufayli aniqlik cheklovlarini hisobga olgan holda vizual optik pirometriya uchun juda mos keladi.  Afsuski, bitta optik usul mavjud emas

duch kelgan barcha vaziyatlarni qamrab oladigan pirometriya. Biroq, har biri yuqorida aytib o'tilgan bir yoki ikkita qiyinchiliklarni engib o'tishga qodir bo'lgan turli xil yondashuvlar ishlab chiqilgan bo'lib, usulni tanlash juda aniq dasturga xosdir va shuning uchun har xil usullar asosida ba'zi umumiy ko'rsatmalar mavjud. Tez-tez qo'llanilishi uchun mo'ljallangan ko'pgina asboblarning xususiyatlarini bibliografiyada keltirilgan termometriyaning asosiy simpoziumlari jarayonida topish mumkin.  
Yo'qolib borayotgan filamentli pirometr yorqinlik haroratini aniqlash uchun yagona vosita emas . Ta'riflangan optik pirometr T yorqinlik harorati o'lchash tamoyillari to'g'risida to'liq tasavvur hosil qilganligi sababli, boshqa pirometrlarning moslamasiga tavsif berishga hojat yo'q .  
Issiqlik nurlanishining qonuniyatlari amalda keng qo'llaniladi. Keling, ushbu qonunlar asosiy rol o'ynaydigan ikkita juda muhim amaliy masalalar haqida to'xtalamiz. Bularga yuqori haroratni o'lchashning optik usullari ( optik pirometriya ), shuningdek yorug'lik manbalarini yaratish va yaratish kiradi.  
Optik pirometriya tana haroratini ancha keng diapazonda o'lchash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan bir qator usullarni birlashtiradi . Optik pirometriyada o'lchangan harorat oralig'i nazariy jihatdan cheklanmagan. Pastki chegara asosan radiatsiya qabul qiluvchilarining sezgirligi bilan belgilanadi . Ko'pchilikoptik pirometriya usullari nurlanish intensivligini yoki spektrning ultrafiolet, ko'rinadigan yoki infraqizil mintaqalarida o'rganilayotgan jismning yutilishini o'lchashga asoslangan . Radiatsiya yoki yutilish intensivligi odatda issiqlik qonunlari yordamida harorat bilan bog'liq.   
Optik pirometriyada qo'llaniladigan barcha usullar bilvosita, shuning uchun ularning yordami bilan olingan natijalarning ishonchliligi birinchi navbatda qonunning amal qilish darajasiga bog'liq haroratni o'rganilayotgan ob'ektga o'lchov qiymati bilan bog'lash. Optik pirometriya usullari o'lchov uskunasining bevosita aloqasini talab qilmayditergov qilingan organ bilan. Shu sababli ular, birinchidan, asboblarga ziyon etkazmasdan juda yuqori haroratni o'lchashga imkon beradi, ikkinchidan, I, C-Uchinchi, IH masofadagi jismlarning haroratini o'lchashga imkon beradi, ulardan foydalanish ob'ektning holatlarini buzilishiga olib kelmaydi. o'rganish, bu ko'pincha boshqa usullarda ishlatiladigan termometrik jismning natijasidir .  

Optik pirometriya ko'rib chiqilayotgan usullar bilan chegaralanmaydi . Emissiya va yutilishdagi spektral chiziqlarni o'rganish asosida haroratni o'lchashning maxsus spektroskopik usullari ishlab chiqilgan . Ushbu usullar haroratni o'lchash uchun ishlatiladiisitiladigan gazlar va plazma. Ularning murakkabligi va atom spektroskopiyasi sohasida maxsus bilimlarga ehtiyoj borligini hisobga olib, ushbu usullar ko'rib chiqilmaydi.
An optik pirometre bilan qizil nur filtr = 1600 C. qayd O harorati (muammoni 10-6 qarang)
MPTSh-68 katta bir qiymati bir necha barobar u vaqtda iymon edi ortiq ikkinchisini o'rnatish. Yaqinda optik pirometr bilan o'tkazilgan o'lchovlar Gildner tomonidan 2 mK ichida topilgan suvning qaynash haroratining yangi qiymatini tasdiqladi (T. Kvinn, xususiy aloqa).  
1948 yilda amalga oshirilgan yana bir o'zgarish, haroratning ozgina yaxshilanishi edikumushning qotish nuqtasi, 960,5 dan 960,8 ° S gacha. Bu kamaytirish uchun amalga bo'shliqni o'z-27 hosila da birlashish nuqtasi qarshilik termometr va issiqlik. Optik pirometr bilan aniqlangan intervalda atom konstantalari qiymatlarining aniqlanishiga muvofiq C2 = 1,438 sm K doimiysining yangi qiymati qabul qilindi . Bundan tashqari, Vien formulasi Plank formulasi bilan almashtirildi . ITSH-27 va MPTSH-48 uchun haroratning raqamli farqlari shakl. 1948 yilda, shuningdek, santigrad shkalasini ishlatmaslik va Selsiy daraja atamasini joriy etishga qaror qilindi .... Bu o'zgarish qisman frantsuz, ham matnda mumkin Tushunmovchiliklar bartaraf etish istagi bilan izohlanadi
Bu qiyinchilik qayta ko'rib chiqish ham bartaraf etildi harorat shkalasi 1968, harorat birligi amaliy va termodinamik tarozi edi teng ravishda suvning uchli nuqtasining termodinamik haroratining 1 / 273.16 qismi sifatida aniqlanadi . Birlik Kelvin o'rniga Kelvin va ° K o'rniga K belgilandi. Birlikning ushbu ta'rifi bilan muzning erish nuqtasi va suvning qaynash nuqtasi orasidagi harorat oralig'iyanada mukammal natijalariga ko'ra, uning qiymatini o'zgartirish mumkin termodinamik qaynoq o'lchovlari nuqtasi harorati . Yilda 1968 harorat shkalasi , suvning tiklanish nuqtasi bu qiymati noto'g'ri ekanligini ko'rsatma yo'q edi, chunki, aynan 100 ° C bo'lishi olindi. Biroq, 1968 yildan keyin qilingan gazli termometr va optik pirometr bilan yangi o'lchovlar 99.975 ° S ga ustunlik berish kerakligini ko'rsatdi. Suvning uchlik nuqtasi uchun 273,16 K haroratga asoslangan yangi birlamchi o'lchovlar suvning qaynash nuqtasi uchun 99,975 ° S qiymatini berganligi , bu erta ishlash deganidirmuzning erish nuqtasi va suvning qaynash nuqtasi o'rtasida 0 ° C dan 100 ° C gacha sozlangan gazli termometr bilan mutlaq nol harorat uchun -273,15 ° C xato qiymatini berdi . Tuzatilgan qiymat -273,22 ° S dir. Optik pirometriya , radiatsion pirometriya, infraqizil pirometriya, monoxromatik yoki umumiy nurlanish pirometriyasi - bu termal nurlanishni o'lchashga asoslangan termometriya usullarining ayrim nomlari.
Ushbu sohada pirometriya va termometriya so'zlarini sinonim sifatida ishlatish tendentsiyasi mavjud, garchi pirometriya so'zining ildizi bilan olov degani 100 ° C dan past haroratni infraqizil o'lchovlarida ishlatilishi biroz noo'rin ko'rinadi.
Yo'qolib borayotgan filamentli pirometrning haroratni o'lchash uchun ishlatilishi aniqligi ko'pgina amaliy qo'llanmalar uchun etarli . Qanday bo'lmasin, cheklovchi omil ko'pincha haroratni o'lchash kerak bo'lgan ob'ektning emissivligidagi noaniqlikdir . Biroq, qulaylik, aniqlik va ishonchlilikka qaramay, optik pirometryo'qolib borayotgan ip bilan bitta muhim kamchilik mavjud; uni ishlatish malakali kuzatuvchining faol ishtirokini talab qiladi. U doimiy yoki tezkor o'lchovlarni talab qiladigan dasturlarda yoki erishib bo'lmaydigan yoki xavfli vaziyatlarda o'lchovlarda ishlatilishi mumkin emas. Shu sababli, boshidanoq ba'zi optik termometrlar termal, termoelektrik, fotorezistor va fotoemissiya detektorlari bilan birlashtirildi. Ular orasida eng muvaffaqiyatli kremniy fotoelementli optik termometrlar bo'ldi . Yuqori kuch va uzoq muddatli takrorlanuvchanlik
Ulardan samolyot dvigatellarida va po'lat pechlarda turbin pichoqlarini haroratini o'lchash kabi turli xil dasturlarda foydalanishga ruxsat beradi
Quvurli elektr pechka ichiga o'rnatilgan evakuatsiya qilingan kyuvent nurlarning biriga  kiritiladi, uning qizishini o'zgartirib, kyuvet ichiga joylashtirilgan metallning bug 'zichligini o'zgartirish mumkin. Bundan tashqari, maxsus vakuumli pechka kabi yanada murakkab moslamalardan foydalanish mumkin , bu esa 2000 ° C (va undan yuqori) haroratda refrakter va ma.volatil moddalar bilan tajriba o'tkazishga imkon beradi. Pech ichidagi harorat odatda optik pirometr yordamida kuzatiladi .yoki maxsus sozlangan termojuftlar. Bug'ning yutuvchi ustunining bir xilligini ta'minlashga alohida e'tibor beriladi.