русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Методы бесконтактной термометрии

<== предыдущая статья | следующая статья ==>

 

В предыдущих разделах описаны термометры, которые осуществляют измерение температуры лишь находясь в тепловом контакте с исследуемым объектом. Бесконтактные (дистанционные) измерения осуществляют, используя известные закономерности теплового излучения нагретых тел. Ограничивающим фактором является то обстоятельство, что датчик должен «видеть» объект. Этим способом нельзя измерить температуру внутри непрозрачного твердого тела, при наличии между датчиком и объектом непрозрачной среды.

Первоначально, бесконтактные методы применяли регистрируя видимое тепловое излучение (свет) испускаемое объектом, нагретыми до высоких температур – пламенем, расплавленным металлом (рисунок 44). Поэтому соответствующие приборы получили название оптических пирометров (от греческого «пирос» – огонь, пламя).

При создании оптических пирометров были использованы теоретические и экспериментальные сведения о характеристиках излучения идеализированного объекта – абсолютно черного тела (АЧТ). На рисунке 6 был показан вид спектра (распределения излучательной способности по длинам волн) АЧТ, описываемого формулой (13).

Яркостные пирометры

Принцип действия яркостных пирометров основан на закономерностях изменения испускательной способности j(l,Т). Поэтому в конструкцию таких пирометров вводят спектрометрические устройства, простейшим из которых является узкополосный светофильтр. Шкалу пирометров градуируют по излучению эталона абсолютно черного тела, поэтому температура реального тела, измеренная пирометром («яркостная температура» Тя) отличается от истинной температуры тела Т:

1/Т – 1/Тя = (kl/hc)ln[a(l,T)] (66)

Для реальных тел всегда Тя<Т и для введения соответствующей поправки необходимо знать величину спектрального коэффициента поглощения [a(l,T)].

Наиболее распространенным яркостным пирометром является пирометр с исчезающей нитью, схема которого показана на рисунке 48.

Рисунок 48. Устройство яркостного пирометра с исчезающей нитью.

Изображение исследуемого нагретого тела М фокусируется объективом О1 в плоскости, в которой расположена небольшая вольфрамовая лента, являющаяся «нитью накала» пирометрической лампы G . Изображение тела и вольфрамовая лента на его фоне рассматриваются при значительном увеличении через окуляр O2 и узкополосный светофильтр F . Измеряют электрический ток через ленту, регулируя его до тех пор, пока не будет достигнута одинаковая яркость изображения тела и нагреваемой ленты (см. рисунок 49). Считают, что при этом достигается равенство температур тела и ленты. Шкала амперметра AZ проградуирована в кельвинах по излучению эталона абсолютно черного тела, поэтому к измеренной яркостной температуре добавляют поправку, вычисляемую по формуле (66).

Стандартный диапазон измерений с помощью пирометра с исчезающей нитью составляет от 650оС до 2500оС. Возможны измерения и при более высоких температурах, для чего в схему прибора (рисунок 48) вводят поглощающее стекло S .

Рисунок 49. «Исчезновение нити» в яркостном пирометре.

1 – температура нити (вольфрамовой ленты) слишком низка; 2 – температура нити равна температуре исследуемого тела, часть нити «исчезает»; 3 – температура нити слишком высока.

Радиационные пирометры

В радиационных пирометрах спектральные устройства отсутствуют и регистрируется суммарная энергия излучения со всеми длинами волн, поступающая в объектив пирометра. Величина этой энергии пропорциональна энергетической светимости тела, поэтому температуру тела рассчитывают с использованием закона Стефана-Больцмана для АЧТ.

Из-за отличия излучения реального тела от излучения АЧТ (см формулу (64), измеряемая «радиационная температура» Тр всегда меньше истинной температуры тела Т :

(67)

Поэтому для введения поправки необходимо знать величину степени черноты тела eТ.

Принципиальная схема радиационного пирометра показана на рисунке 50. Светофильтры в пирометре отсутствуют. Пирометр включает термочувствительное устройство Т (например, термопару) на которое с помощью линз объектива О1 фокусируется излучение исследуемого нагретого тела М. ЭДС термопары измеряют с помощью чувствительного вольтметра AZ, шкала которого проградуирована в кельвинах по эталону АЧТ. С помощью объектива О2 пирометр визуально наводят на исследуемый объект.

Рисунок 50. Устройство радиационного пирометра.

В области высоких температур возможности радиационного и яркостного пирометра практически идентичны, но радиационный пирометр обеспечивает возможность измерений при значительно более низких температурах, до –50 оС.

По сравнению с яркостными, радиационные пирометры отличаются большей простотой устройства и меньшей стоимостью. Однако существенным недостатком является большая погрешность измерений, так как «радиационная температура» (67) более чувствительна к отклонениям характеристик реального излучения от законов АЧТ, чем «яркостная температура» (66).

Распределенные датчики температуры

При прохождении света в любом, даже очень прозрачном, веществе его интенсивность постепенно убывает. Так, после прохождения параллельного пучка света с интенсивностью I через тонкий слой толщиной dx , его интенсивность снижается на величину:

dI = - e I dх (68)

где постоянную e называют коэффициентом экстинкции. Интегрируя выражение (68), получаем, что интенсивность света при прохождении сквозь вещество убывает по экспоненциальному закону (закон Бугера-Ламберта):

(69)

Убывание интенсивности света, распространяющегося в данном направлении, определяется как процессами поглощения света атомами и молекулами вещества так и процессами рассеяния (изменения направления движения). Поэтому величину коэффициента экстинкции e находят как сумму двух отдельных коэффициентов, характеризующих явления поглощения и рассеяния.

В прозрачных средах, используемых для изготовления распределенных температурных датчиков (например, оптоволоконных кабелей), поглощение мало и основную роль играют процессы рассеяния света.

 

Просмотров: 451

<== предыдущая статья | следующая статья ==>

Это будем вам полезно:

Метод рентгеновской тензометрии

Принципы работы спектрофотометрических сенсоров

Принцип действия оксиметров

Анализ трудностей, возникающих при реализации неинвазивных спектрофотометрических сенсоров

Оптические и квантовые гироскопы

Тепловой акселерометр

Интеллектуальный сенсор для неинвазивного исследования микроциркуляторного русла системы кровообращения

Сорбционно-емкостной датчик влажности

Термоиндикаторы

Измерение и контроль геометрических размеров объектов

Тестер алкогольного опьянения и анализатор воды

Вернуться в оглавление:Методы и средства измерений неэлектрических величин




Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Полезен материал? Поделись:

Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.