Измерение температур тел по их излучению, пирометры излучения.

• Во всех этих случаях можно изме­рять тем­пературу тел по их излучению бесконтактным путем. Для этого применяют пирометры-тер­мометры, действие которых осно­вано на использовании теплового излучения нагретых тел.
• Возможность измерения температуры тел по их излучению была известна давно. Широко применялся прежде метод визуальных измерений температуры тел по цветам каления. При нагревании, начиная примерно с температур 550 °С, тела постепенно меняют свой цвет от темно-красного до ослепительно белого. Цвета каления являются результирующим ощущением, вызванным всем комплексом лу­чей участка видимого излучения. Такой метод измерения весьма субъективен и мо­жет дать хорошие результаты лишь при большом опыте наблюдений за нагреванием изделий из одного и того же однородного материала. В настоящее время этот метод измерения применяется очень редко.
• Измерение температуры тел по их излучению можно проводите различными методами. Чаще всего пользуются следующими тремя методами:
• 1) яркостным — по спектральной интенсивности излучения телом лучей определенной длины волны (фотометрическим измере­нием яркости тела в монохроматическом свете) — по величине J (или В);
• 2) радиационным — по плотности интегрального излучения (по излучательной способности) тела — по величине Е;
• 3) цветовым — по отношению спектральной интенсивности, из­лучения телом лучей двух определенных длин волн — по отноше­нию J : J
• Яркостный метод измерения, ограниченный только видимой областью спектра, называют также оптическим.
• Так как тепловое излучение различных реальных тел при одина­ковой температуре получается неодинаковым, то приходится все измерительные устройства градуировать на температуру, соответ­ствующую излучению абсолютно черного тела. Для определения температур реальных тел приходится в показания измерительных устройств вводить поправки, иногда весьма большие.
• Яркостные измерения отличаются высокой чувствительностью, так как спектральная интенсивность излучения Jочень резко возрастает с повышением температуры. Для видимого уча­стка спектра абсолютно черного тела интенсивности излучения характеризуются значениями, приведенными в табл. 7.
• Как видно из данных табл. 7, при повышении температуры в 2 раза, от 1000 до 2000К, интенсивность излучения волн длиной =0,65 мк изменяется в 64 200 раз! То же наблюдается и на других участках видимого спектра.
• Радиационные измерения обладают много меньшей чувстви­тельностью, пропорциональной четвертой степени абсолютной температуры. Эти измерения в ряде случаев можно техни­чески осуществить проще, чем яркостные.
• Цветовые измерения, как видно из данных табл. 7, не обла­дают большой чувствительностью, особенно при высоких темпера­турах. Однако при цветовых измерениях удается получить сущест­венно меньшие поправки на температуру реальных тел, чем для других методов измерения.

Пирометры (от греч. pýr — огонь и... метр), приборы для измерения температуры непрозрачных тел по их излучению в оптической диапазоне спектра. Тело, температуру которого определяют при помощи П., должно находиться в тепловом равновесии и обладать коэффициентом поглощения, близким к единице (см. Пирометрия). Распространены яркостные, цветовые и радиационные П. Основным типом является яркостный П., обеспечивающий наибольшую точность измерений температуры в диапазоне 103—104К. В простейшем визуальном яркостном П. с исчезающей нитью (рис. 1) объектив фокусирует изображение исследуемого тела на плоскость, в которой расположена нить (ленточка) эталонной лампы накаливания. Через окуляр и красный фильтр, позволяющий выделять узкую спектральную область около длины волны lэ = 0,65 мкм, нить рассматривают на фоне изображения тела и, изменяя ток накала нити, добиваются выравнивания яркостей нити и тела (нить в этот момент становится неразличимой). Шкала прибора, регистрирующего ток накала, прокалибрована обычно в °С или К, и в момент выравнивания яркостей прибор показывает так называемую яркостную температуру (Tb) тела. Истинная температура тела Т определяется на основе законов теплового излучения Кирхгофа и Планка по формуле:

Т = TbC2/(C2 + l эТь Inal,T), (1)

где C2= 0,014388 м ×К, al, T — коэффициент поглощения тела, l э — эффективная длина волны П.

Точность результата в первую очередь зависит от строгости выполнения условий пирометрия, измерений (al, T " 1 и др.).

14