7.2. Оптичні та фотоелектричні пірометри

Для вимірювання яскравісної температури тіл використовуються оптичні візуальні пірометри, а також фотоелектричні пірометри.

Оптичні пірометри широко застосовуються в лабораторних та виробничих умовах для вимірювання температур вище 800°С. Принцип дії оптичних пірометрів заснований на порівнянні спектральної яскравості тіла зі спектральною яскравістю градуйованого джерела випромінювання. В якості чутливого елемента, який визначає збіг спектральних яскравостей у візуальних оптичних пірометрах, використовується око людини.

Найбільш поширеним є пірометр зі зникаючою ниткою, схема якого наведена на рис. 7.1, а. Для вимірювання температури об'єкти 1 направляється на об'єкт вимірювання ОВ так, щоб спостерігач на його фоні побачив в окулярі 7 нитку оптичної лампи 4.

Рис. 7.1. Схема візуального оптичного пірометра

Порівняння спектральних яскравостей ОВ та нитки здійснюється при довжині хвилі 0,65 мкм, для чого перед окуляром встановлено червоний світлофільтр 6. Діафрагми 3 та 5 обмежують вхідний та вихідний кути пірометра, оптичні значення яких дозволяють забезпечити незалежність показів приладу від зміни віддалі між об'єктом вимірювання та об'єктивом.

Спостерігаючи за зображенням нитки на фоні ОВ за допомогою реостата змінюють силу струму до тих пір. поки яскравість нитки не стане рівною видимій яскравості об'єкту вимірювання. В цей момент нитка "зникає". За шкалою міліамперметра, відградуйованого в значеннях яскравістної температури нитки, знаходять яскравісну температуру ОВ і за одержаним значенням при відомому коефіцієнті спектрального випромінювання розраховують дійсну температуру об'єкта згідно з (7.1).

На рис. 7.1, б, в та г подані схеми візуального порівняння яскравістних температур об'єкту вимірювання Т" та нитки лампи Т„".

Нитка оптичної лампи виконана з вольфраму, тому для попередження її руйнування при температурах вищих 1400 °С,

Рис. 7.2. Схема фотоелектричного пірометра

для вимірювання більш високих температур перед лампою встановлюють послабляючий світлофільтр 2.

Існуючі оптичні пірометри призначені для вимірювання температур в інтервалі від 800 до 6000 "С та мають різні модифікації з різними границями вимірювання. Клас точності оптичних пірометрів 1,5-4,0.

Фотоелектричні пірометри на відміну від оптичних є автоматичними. Чутливі елементи - фотоелементи, фотоопори та фотодіоди.

Вимірювання температури ними, як і оптичними, засноване на залежності спектральної яскравості тіла від його температури.

Застосовують пірометри, наприклад, компенсаційного типу, коли порівнюють інтенсивність випромінювання від об'єкту вимірювання та стабільного джерела випромінювання - мініатюрної лампи розжарення (рис. 7.2).

Світлові потоки від ОВ та джерела світла 1 потрапляють до фотоелемента 7 у протнфазі, так як вібруюча пластина 4 по черзі перекриває отвори діафрагми 5. Профілі 4 та отворів 5 створюють світловий потік на фотоелемент протилежний за фазою синусоїдальний струм.

При нерівних інтенсивностях силових потоків в ланцюгу фотоелементу 7 з'являється змінна складова фотоструму, яка підсилюється підсилювачем 8 та поступає на фазочутливий каскад силового блоку 9. При цьому змінюється струм розжарення лампи 1 до тих пір. поки на фотоелементі не зрівнюються світлові потоки від ОВ та лампи.

Таким чином, струм лампи, пов'язаний з її спектральною яскравістю, може служити мірою ясравісної температури об'єкта.