Fizika-matematika’’ fakulteti «fizika» kafedrasi

Optik pirometrlar

Optik pirometrlar yoki "yo'qolib ketadigan" o'zgaruvchan filamentli ingl .

Yo'qolib borayotgan filamentli umumiy sanoat pirometrlari uchun o'lchangan harorat oralig'i spektrning ko'rinadigan qismida 700 dan 8000 ° S gacha o'rnatiladi (GOST 8335-74),

Yo'qolib borayotgan filamentli pirometrlar bilan yorqinlik haroratini o'lchash, o'rganilayotgan jismning yorqinligi spektrining ko'rinadigan mintaqasida samarali to'lqin uzunligi nuri bilan pirometrik chiroq filamanining yorqinligi bilan taqqoslashga asoslangan. Bunday holda, inson ko'zi bir vaqtning o'zida ko'rib chiqilgan jismlarning ikkita tasvirining yorqinligi muvozanatining mavjudligini yoki yo'qligini qayd etish uchun sezgir element (nur qabul qiluvchisi) bo'lib xizmat qiladi, natijada yo'qolib borayotgan filamentli pirometr bilan harorat o'lchovlari ulardan foydalanishda yodda tutilishi kerak bo'lgan ma'lum sub'ektivlik.

Anjir. 7-3-1. Yo'qolib borayotgan filamentli optik pirometrning diagrammasi. 1 - ob'ektiv; 2 - pirometrik chiroq; 3 - okulyar; 4 - kirish diafragmasi; 5 - chiqish diafragmasi; 6 - qizil filtr; 7 - changni yutish oynasi; 8 - reostat .

Pirometr (7-3-1-rasm) birlamchi transduser (teleskop), o'lchash moslamasi va quvvat manbaidan iborat. Ob'ekt yordamida haroratini o'lchash kerak bo'lgan ob'ekt tasviri teleskopning fokal tekisligida hosil bo'ladi.Huddi shu tekislikda pirometrik chiroqning volfram filamenti joylashgan. Radiatsiya manbai (ob'ekt) tasviri fonida chiroq filamentini kuzatish uchun mo'ljallangan teleskop okulyar optik o'qi bo'ylab harakatlanishi mumkin, bu chiroq filamanining ob'ekt fonida kerakli ko'rinishini o'rnatishga imkon beradi. rasm. Kirish va chiqish burchaklarining barqarorligi va chegaralanishi uchun teleskopning optik tizimiga ikkita diafragma o'rnatilgan. Kirish va chiqish burchaklarining aniq belgilangan qiymatlarida, kirish diafragma teshiklarining kattaligi, yorug'likdagi linzalarning diametri,

Kuzatuvchining ko'ziga kiradigan nurlar nurini monoxromatizatsiya qilish uchun ko'zoynak va chiqish diafragmasi o'rtasida shisha qizil filtr joylashgan. Ushbu filtrni teleskopni nurlanish manbasining past nurlanishida yo'naltirish va yo'naltirishni osonlashtirish uchun ko'rish maydonidan olib tashlash mumkin, ammo yorug'likni sozlash va o'lchash vaqtida uni ko'rish maydoniga kiritish kerak.

Pirometrik chiroq filamanining porlashi va shu sababli uning yorqinligi, reostat bilan tartibga solinadigan filaman orqali o'tadigan oqimga bog'liq.

Umumiy sanoat optik pirometrlarida o'lchov moslamasi sifatida yorug'lik darajasining Selsiy darajasida ko'rsatilgan haroratini o'qishga imkon beradigan shkalasi bo'lgan indikatorli millivoltmetr ishlatiladi . Optik pirometrlarning ayrim turlarida ko'rsatkich moslamasi sifatida milliammetr ishlatiladi., chiroq filamenti bilan ketma-ket kiritilgan. Shuni ta'kidlash kerakki, chiroq filamanining lyuminesansi boshida, filaman yuqori o'lchov chegarasining haroratiga mos ravishda qizdirilganda oqim oqimning taxminan 50% ni tashkil qiladi, chiroq terminallaridagi kuchlanish esa taxminan 25 ga etadi. Xuddi shu haroratga mos keladigan kuchlanishning%. Shu sababli, chiroqning terminallaridagi kuchlanishni oqimdan ko'ra ko'proq o'lchash foydalidir, chunki bu holda elektr o'lchash moslamasining shkalasi yaxshiroq ishlatiladi. Oshirilgan aniqlik va namunali optik pirometrlarda potentsiometrlar o'lchov asboblari sifatida ishlatiladi, bu esa o'lchov aniqligini oshiradi.

Teleskopni yo'naltirganda ob'ektiv optik o'qi bo'ylab harakatlanadi, ob'ektning aniq ko'rinishini va uning tasvir tekisligi chiroq filamenti tekisligiga to'g'ri keladi. Qachon teleskopmanba tasviri ko'rinishidagi yorug'lik maydonida yorug'lik harorati o'lchanadigan ob'ektga yo'naltirilgan, chiroq filament kamonining yuqori qismi ko'rinadi. Agar bu holda ipning yorqinligi manba tasviri fonining yorqinligidan kam bo'lsa, u holda ip qora rangda ko'rinadi; agar fon ipdan kamroq yorqinroq bo'lsa, u holda ip qorong'i fonda engil yoyga o'xshaydi. Reostatning qarshiligini o'zgartirib, shunday kuchni belgilash mumkinki, bunda inson ko'zining qarama-qarshi sezgirligi doirasida ipning yorqinligi va fonning tengligi ipning yo'q bo'lib ketishiga ta'sir qiladi, ko'rinadigan bo'lishni to'xtatadi. Chiroqning terminallaridagi ushbu yorqinlikning tengligiga mos keladigan kuchlanish zanjirga ulangan o'lchov moslamasi bilan o'lchanadi. Ishlaydigan pirometrlardan foydalanish qulayligi uchun ko'rsatkich asboblari odatda shkala bilan jihozlangan,

Yorug'likni monoxromatizatsiya qilish uchun optik pirometrlarda KS-15 markali qizil shisha filtr ishlatiladi. 7-3-2 da turli xil to'lqin uzunliklari uchun qizil filtrning uzatilishining egri chiziqlari va inson ko'zining nisbiy spektral sezgirligi yoki ko'zning nisbatan ko'rinishi deb ataladi. Gorizontal soyalash inson ko'zining spektral sezgirligini, qiya soyalash esa qizil filtrdagi nurlanish energiyasini yutish mintaqasini bildiradi. Shunday qilib, inson ko'zi qizil filtr orqali faqat gorizontal va vertikal soyalar bilan belgilangan spektr mintaqasini qabul qiladi. Bu yorug'lik oqimiga imkon beradi

samarali to'lqin uzunligining qiymati odatda oshmaydigan xato bilan aniqlangan ekvivalent monoxromatik nurlanish deb hisoblanadi . Qizil shisha filtrli ishlatilgan optik pirometrlarda samarali to'lqin uzunligi intervalgacha yotadi

Tana haroratining ko'tarilishi bilan, Vienning siljish qonuniga muvofiq, radiatsiya energiyasining maksimal qismi qisqa to'lqinlarga siljishi; bu o'z navbatida pirometrning samarali to'lqin uzunligini pasayishiga olib keladi. Monoxromatizatsiya uchun qizil filtrdan foydalanadigan pirometr uchun tananing haroratini 800 dan 3000 ° C gacha o'lchashda samarali to'lqin uzunligining siljishi bu siljish katta emas va ishlayotgan pirometrlar uchun hisobga olinmaydi.

Anjir. 7-3-2. Inson ko'zining spektral sezgirligi egri chiziqlari (1) va qizil filtrning uzatilishi (2). inson ko'zining nisbatan spektral sezgirligi; - qizil filtrning spektral o'tkazuvchanligi.

Optik pirometrlarning ishonchliligi asosan pirometr lampasining xarakteristikalari barqarorligi va o'lchash moslamasi o'qishlari barqarorligi bilan belgilanadi. Tajriba shuni ko'rsatdiki, pirometrik volfram lampasi juda uzoq vaqt davomida doimiy xususiyatlarini saqlab qoladi, ya'ni E. Ip chiroqqa qizdirilmasa yorqinlik ipining u orqali o'tadigan oqimga bog'liqligi, shuning uchun 1400 ° dan yuqori yorqinlik haroratini o'lchash uchun teleskopoptik pirometr ob'ektiv va pirometrik chiroq o'rtasida joylashtirilgan yutuvchi stakan bilan jihozlangan. Issiqlikning ko'payishini kamaytirish uchun yutuvchi oynani ob'ektiv oldiga ham o'rnatish mumkin. Radiatsiya manbasining yorqinligini susaytirishga mo'ljallangan yutuvchi shisha odatda uning o'tkazuvchanligi bilan ajralib turadi. Ushbu koeffitsientning qiymati oynaga tushgan optik pirometrda ishlatilgan spektral mintaqaning nurlanish energiyasining qancha qismi u orqali uzatilishini ko'rsatadi. Shunday qilib, yoritish harorati yoqilgan singdiruvchi shisha bilan o'lchash, pirometrik chiroq filamentining to'xtovsiz yorqinligini nurlanish manbasining zaiflashgan yorqinligi bilan taqqoslash orqali amalga oshiriladi.

Sindiruvchi stakan sifatida odatda markaning va ba'zan markaning binafsha rangli stakanidan foydalaniladi , VNIIMda o'tkazilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ularning optik zichligi. ko'zoynaklar ko'zoynaklarning haroratiga bog'liq. Shlangi oynaning harorati ko'tarilganda uning optik zichligi oshadi,

va shisha kamayadi. Shuni ham yodda tutish kerakki, shishadagi haroratning ta'siri shishaga qaraganda birmuncha kuchliroqdir.

Yuqori o'lchov chegarasi bo'lgan qurilmalarda changni yutish oynasi shunday optik zichlik bilan o'rnatiladi, shunda ob'ektning yorqinligi harorati 2000 ° C bo'lsa, tasvirning yorqinligi harorati 1400 ° S dan oshmaydi. Ba'zi optik pirometrlar ikkita changni yutish ko'zoynagi bilan jihozlangan: biri, masalan, haroratni 1200 dan ikkinchisini - 1800 gacha o'lchash uchun, bu holda absorbe qiluvchi ko'zoynakning optik zichligi avvalgi holatda bo'lgani kabi tanlanadi, ya'ni ob'ektning yorqinligi harorati 2000 yoki 3000 ° C, tasvir yorqinligi harorati oshmasligi kerak

Ikkita o'lchov diapazoniga mo'ljallangan optik pirometrlarning ko'rsatkich asboblari ikkita tarozi bilan jihozlangan, masalan, birinchisi 800-1400 ° S oralig'ida yutuvchi oynani olib tashlagan holda, ikkinchisi 1200-2000 ° gacha yorqinlik haroratini o'lchash uchun mo'ljallangan. Sindiruvchi shisha bilan o'lchovlar uchun C.

AQSh harorati o'rtasidagi munosabatni topish bo'lsin to'lqin uzunligi asosida o'lchanadi qachon hisoblanadi qora jism, bevosita kuzatuvchi ko'zi bilan, va haroratini shu asosida hisoblanadi, ikkinchi qora jism, o'tkazuvchanlik bilan yutuvchi shisha orqali o'lchanganida to'lqin

Ikkinchi tananing haroratini qiymatga o'zgartirib, ikkala jismning tasvirlari bir xil ko'rinadigan yorqinlikka ega bo'lishiga erishish mumkin. Keyin, haroratni, to'lqin uzunligini va yutuvchi oynaning o'tkazuvchanligini bilib, (7-2-10) tenglamadan foydalangan holda va qabul qilingan shartga muvofiq quyidagilarni olishimizni hisobga olgan holda hisoblash yo'li bilan aniqlash mumkin :

va kerakli qisqartirishlar va logaritmalardan so'ng biz quyidagilarga ega bo'lamiz:

yoki

Qaerda

Ushbu yutuvchi oynaning susaytiruvchi ta'sirini tavsiflovchi A qiymati pirometrik susayish deyiladi.

Pirometrik susayishni A bilan solishtirish orqali (7-3-2) formuladan foydalanib eksperimental tarzda aniqlash mumkin

tugatilgan nurlanish manbai. Tenglama (7-3-2) optik pirometriyada katta ahamiyatga ega . Ushbu tenglama 1400 ° C dan yuqori optik pirometrlarning shkalasini kalibrlash va tekshirishga imkon beradi; bundan tashqari, uning asosida susaytiruvchi vositalar to'plamidan foydalanib, harorat shkalasi bitta mos yozuvlar nuqtasi, oltinning qotish nuqtasi bilan ko'paytiriladi [26].

Birlamchi transduserga ( teleskopga ) o'rnatilgan ko'rsatkichli o'lchov moslamasi bilan jihozlangan OPPIR-017 tipidagi optik pirometr - o'zgaruvchan ipi yo'qoladigan texnik pirometr.

Anjir. 7-3-3. OPIR-017 tipidagi optik pirometrning diagrammasi.

Pirometr nashrida haroratini o'lchashning quyidagi diapazonlari uchun mo'ljallangan :. Qurilmaning diagrammasi shakl. 7-3-3. Pirometrning optik tizimi 1-ob'ektiv, okulyar 2, qizil filtr 3, doimiy chiqish burchagini cheklash va ta'minlash uchun diafragma 4 va singdiruvchi oynadan iborat. 5. Teleskopning fokal tekisligida pirometrik chiroqning ipi 6 .

Ikkita ramkali magnetoelektrik tizimning differentsial ampermetri 7. Ko'rsatkich moslamasi sifatida foydalaniladi, ramka asosiy hisoblanadi va pirometrik chiroq filamentiga parallel ravishda ulanadi. Kadr chiroq filamentin bilan ketma-ket ulangan qo'shimcha ramka bo'lib, asosiy ramkaning deb bir moment aksini yaratadi. Qurilmaning bunday sxemasi uning miqyosidagi ishlamaydigan qismini minimal qiymatga kamaytirishga imkon beradi.

Ip orqali oqayotgan oqim kuchi halqali reostat yordamida tartibga solinadi , halqa va shu sababli slayder 8 chapdan o'ngga burilganda reostatning qarshiligi pasayadi. Ringning o'ta chap holatida dvigatel reostat spirallaridan chiqib ketadi va chiroq filamanining oqimi bilan besleme zanjirini buzadi. Bunday holda, vosita so'nggi kontaktlarni 9 va qisqa tutashgan asosiy ramkani birlashtiradi, bu esa qurilmaning harakatlanuvchi qismini tinchlantirishga va pirometrni ko'tarishda uning tebranishini kamaytirishga yordam beradi.

OPPIR optik pirometrining sxematik elektr diagrammasi shakl. 7-3-4, bu erda o'lchash moslamasining asosiy va qo'shimcha ramkalari; asosiy va qo'shimcha ramkalarning qo'shimcha rezistorlari; qo'shimcha ramkani boshqaruvchi qarshilik ; pirometrik chiroq; K - so'nggi kontaktlar; chiroq filamanidan oqib o'tadigan oqimni tartibga solish uchun reostat ; quvvat manbai (kuchlanish 2,6 dan 2,0 V gacha).

Anjir. 7-3-4. OPIR-017 optik pirometrining sxematik diagrammasi.

Pirometrik chiroqning qisqichlari o'rnatilgan qurilmaning o'lchash davri o'chirilganda (o'tish moslamasi chiqarilganda) unga boshqa moslamani ulash uchun ishlatiladi . Bunday holda, pirometrik lampaning filamentidan o'tadigan oqimni o'lchash potentsiometr yordamida lampaning filamenti va quvvat manbai bilan ketma-ket ulangan mos yozuvlar qarshiligidagi kuchlanish pasayishini o'lchash orqali amalga oshirilishi mumkin.

Yo'qolib borayotgan o'zgaruvchan filamentli OP tipidagi laboratoriya optik pirometri 900 dan yorqinlik haroratini o'lchash uchun mo'ljallangan Ushbu qurilma namunali 2-toifa sifatida ham, har xil ilmiy tadqiqotlarda haroratni o'lchash uchun ham qo'llaniladi.

Optik pirometr moslamasi shakl. 7-3-5. Pirometrning 1-ob'ektivasi va okulyarlari 3-qavsga mahkamlangan naychalarga joylashtirilgan va 5-gachasi qutiga ulangan, kartridjda pirometrik chiroq 6 o'rnatilgan. Ob'ektiv tashqi halqani 2 burab harakatlanadi. nurni monoxromatizatsiya qilish uchun pirometr lampasi bilan okulyar o'rtasida filtr 7 o'rnatiladi.

Pirometrik chiroq ushlagichi moslama moslamasi bilan jihozlangan bo'lib, u chiroq ipini qurilmaning optik o'qiga o'rnatishga imkon beradi.

Pirometrning optik tizimini o'rganilayotgan ob'ektga yo'naltirganda, kronshteynga o'rnatilgan pirometrik chiroqning naychalari va qutilari vertikal vintli raftda 8 30 ° atrofida aylanishi mumkin va volan 9 aylanganda ular ko'tarilishi mumkin.

yoki 100 mm ga pastroq. 12-sonli pirometrning poydevori to'xtash joyiga va ikkita o'rnatilgan vintga ega, bu sizga kerakli masofada pirometrning qiyaliklarini o'zgartirishga imkon beradi. Maqsad oxirida optik tizimning holati qulflash vintlari yordamida o'rnatiladi.

8-gachasi vertikal raftning ichida pirometrik lampaning kartrijidan qo'pol 10 va nozik 11 sozlamalarining reostalariga ulanish simlari yotqizilgan. Elektr ta'minoti va o'lchov pallasini ulash uchun qisqichlar 13 beriladi.

Anjir. 7-3-5. (skanerlashni ko'ring) Laboratoriya optik pirometri, OP turi.

Yorqinlik haroratini 1400 ° C dan yuqori darajada o'lchash uchun pirometrga changni yutish ko'zoynagi bo'lgan aylanadigan ushlagich 14 o'rnatilgan. Ega uch teshik bor va uch lavozimlarda o'rnatilgan bo'lishi mumkin: birinchi sobit holatda o'rnatilgan bo'lsa, pyrometre qator faoliyat; ega, keyingi holatda o'girilib bo'lsa, o'lchov oralig'i uchun birinchi yutish shisha tomonidan joriy etiladi ushlagichning navbatdagi burilishi, ikkinchi yutuvchi stakan - o'lchov oralig'i uchun kiritiladi

Pirometrik lampaning filamentidan o'tadigan oqimni o'lchash laboratoriya potansiyometri tomonidan chiroq filamenti bilan ketma-ket quvvat manbai zanjiriga ulangan 0,1 Ohm mos yozuvlar qarshiligidagi kuchlanish pasayishini o'lchash orqali amalga oshiriladi.

Ko'rib chiqilganlardan tashqari, yorqinlik haroratini o'lchash uchun EOP tipidagi aniqlikdagi optik pirometrdan foydalaniladi [26].