Методы измерения температуры пирометрами излучения.

Рассмотрим преимущества и недостатки методов измерения температуры тел по излучению:

•             все методы измерения не требуют непосредственного контакта с измеряемой средой, они могут измерять температуру на расстоянии бесконтактным способом и поэтому не искажают температурного поля объекта измерения;

•             верхний предел измерения некоторых пирометров излучения не ограничен;

•             все методы очень чувствительны.

Пирометры излучения применяются без ограничения при измерении температуры твердых тел и ряда жидких сред, имеющих непрерывный спектр излучения. Эти методы используются и для измерения температуры газов, содержащих линейчатый спектр излучения. Однако при измерении температуры газов по излучению необходимо так подобрать характеристики пирометра, чтобы полоса пропускания оптической системы практически совпадала с одной из полос излучения данного газа.

Основной источник погрешности измерения действительной температуры тела пирометрами излучения — большая погрешность в оценке коэффициента излучения и его изменение в процессе измерения (данная погрешность классифицируется как методическая). Эта погрешность наибольшая у пирометров полного излучения и наименьшая — у пирометров спектрального отношения. Поскольку оперативное измерение коэффициентов излучения практически невозможно, часто при использовании пирометров искусственно создаются условия, приближающиеся к абсолютно черному телу. Например, при измерении температуры поверхностей используются керамические блоки, встроенные в эти поверхности.

При измерении температуры жидких и газовых сред применяются погруженные в эти среды огнеупорные трубки, на донышко которых визируется оптика пирометров. При определенной степени шероховатости блока или стенок трубки и при малом отношении диаметра трубки к ее длине, коэффициент излучения этих тел принимается равным единице. В этом случае показания пирометра соответствуют действительной температуре. При измерении температуры пирометрами излучения могут иметь место погрешности за счет влияния промежуточной среды. Ослабление теплового излучения промежуточной среды, находящейся между объектом измерения и пирометром, влияет на результаты измерения всех пирометров. Однако степень этого влияния может быть различной. Например, запыленность и задымленность среды в наибольшей степени влияет на показания пирометров полного или частичного излучения. Это объясняется тем, что частицы пыли, копоти рассеивают излучение, ослабляя практически все длины волн.

В монохроматических пирометрах влияние среды, как правило, меньше. Исключение составляют случаи, когда спектры поглощения веществ, находящихся в промежуточной среде, совпадают с длинами волн, при которых производятся измерения. Аналогичное положение и с методом спектрального отношения. Однако пыль, состоящая из частиц, размеры которых меньше, чем эффективная длина волны (0,65 мкм), будет оказывать влияние на результаты измерения. Существенное влияние на показания пирометров полного излучения оказывают водяные пары и углекислый газ, находящиеся в промежуточной среде, причем в области пропускания оптики пирометров находится несколько полос поглощения Н2O и СO2.

На показания всех пирометров излучения будут оказывать влияние посторонние источники излучения. Расчет этой погрешности затруднителен. Поэтому желательно так организовать измерения, чтобы исключить эту погрешность.

Выбору и применению различных методов измерения температуры по излучению должны предшествовать изучение излучающих свойств объекта измерения и анализ условий измерения, промежуточной и окружающей среды, посторонних источников излучения и других факторов, которые могут влиять на излучение, воспринимаемое пирометром.