Радиационные пирометры.

В отличие от оптических пирометров с исчезающей нитью и цветовых пирометров, в радиационных пирометрах используется тепловое действие полного излучения нагретого тела, включая как видимое, так и не видимое излучение. В связи с этим радиационные пирометры называются также пирометрами полного излучения. В качестве чувствительного элемента в радиационных пирометрах используется термобатарея из нескольких миниатюрных последовательно соединенных термопар 2 (рис.1.44), рабочие спаи которых нагреваются излучением объекта измерения (1), фокусируемых с помощью оптической системы (3). Возникающая Т.Э.Д.С. измеряется с помощью милливольтметра или автоматического потенциометра (4), градуированного в градусах.

Рис.1.44 Принципиальная схема радиационного пирометра (полного излучения)

Зависимость между полной энергией излучения абсолютно черного тела и его температурой выражается уравнением:

(4)

где, ET - полная энергия излучаемая телом при абсолютной температуре Т за одну секунду с поверхности площадью 1 см²;

- коэффициент пропорциональности равный 5,75 вт/см² град.4

Для тел, не являющихся абсолютно черными,

(5)

где, - коэффициент излучающей способности, определенный для полного излучения тела.

Радиационные пирометры градуируются по абсолютно черному телу и показывают так называемую "радиационную" температуру. Связь между истинной температурой тела и его радиационной температурой, показываемой прибором, находится из формул (4) и (5).

(6)

где, Тр - радиационная температура тела, показываемая радиационным пирометром. Так как <1, то истинная температура больше радиационной. Поправка, которые необходимо вносить в показания радиационного пирометра для определения истинной температуры, могут достигать нескольких сотен градусов, если объект измерения по своим радиационным свойствам значительно отлича

ется от абсолютно черного тела.

Положительной особенностью радиационных пирометров является то, что их можно применять также и для измерения невысоких температур, при которых объект измерения не дает видимого излучения. Возможно также измерение температуры тел, более холодных, чем окружающая среда. В последнем случае термобатарея не нагревается, а охлаждается во время радиационного теплообмена между ней и объектом измерения. В условиях, когда разница температур объекта измерения и окружающей среды невелика, необходимо тщательное термостатирование свободных концов термопар или всего корпуса телескопа пирометра.

В настоящее время радиационные пирометры применяются для измерения температур в диапазоне от -40 до 2500°С. Особенно удобно применение радиационных пирометров для бесконтактного измерения невысоких температур, при которых методы оптической и цветовой пирометрии неприемлемы, например, для измерения невысоких температур движущихся предметов.

Радиационные пирометры, как и цветовые, пригодны для непрерывного измерения и регистрации температуры, а также для применения в системах автоматического регулирования. При измерении температуры тел, близких по излучающей способности к абсолютно черному телу, основная погрешность измерения не превышает 1% верхнего предела измерения. Для обеспечения точности измерения радиационным пирометром необходимо, чтобы изображение объекта, создаваемое объективом на рабочих спаях термопар, полностью покрывало рабочие спаи. Для большинства применяемых типов радиационных пирометров диаметр излучающей поверхности объекта должен быть не менее расстояния от объектива до излучающей поверхности. При слишком малой излучающей поверхности показания прибора будут заниженными. Источником погрешностей измерения может быть также недостаточная прозрачность среды между телескопом и объектом измерения и загрязнение оптики телескопа. Для защиты пирометров от случайных повреждений различными выбросами газов и раскаленных частиц, например, при измерении температуры в топках котлов применяют так называемые капильные трубки. Калильную трубку изготавливают из огнеупорного материала и помещают в топку котла закрытым концом внутрь. Пламенем топки трубка быстро нагревается, и температура ее становится равной температуре топки. Телескоп радиационного пирометра направляется во внутреннюю полость трубки, выполняющей роль излучателя, и затем в обычном порядке производят измерение температуры.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ (Табл.10)

Таблица 10

Напряжение питания нити лампочки, V	Яркостная температура, °С

По результатам измерений строим график

График 1 Измерение температуры радиационных пирометров

Лабораторная работа № 8 « Поверка логометра»

Цель работы: Ознакомление с принципом действия, устройством и поверкой логометра

Ход работы: ознакомление с устройством и поверкой логометра.

Описание работы: заключается в изучении принципа действия и устрой­ства логометров, предназначенных для измерения температуры в ком­плекте с термопреобразователями сопротивления, и освоении операций поверки логометров.

Задачами лабораторной работы являются:

- изучение устройства и принципа действия логометра,

- проведение поверки логометра и определение его годности для дальнейшей эксплуатации.

- определение влияния изменения напряжения питания логометра на его показания.

Логометры - приборы магнитоэлектрической системы, предназна­ченные для измерения температуры в комплекте с термопреобразовате­лями сопротивления (ТПС) стандартной градуировки. Упрощенная принципиальная схема логометра представлена на рис. 1.44.

Рис. 1.44. Принципиальная схема логометра: 1,2 - рамки; 3 - сердечник; 4,5 - полюса постоянного магнита; R - постоянный резистор; R_x – ТПС

Подвижная система логометра состоит из двух рамок 1 и 2 с сопро­тивлениями R_P1 и R_P2, жестко скрепленных друг с другом и со стрел­кой прибора. Рамки охватывают неподвижный сердечник 3 и находятся в поле постоянного магнита. Магнитная система логометра создает переменную по углу поворота рамок магнитную индукцию. Выточки полюсных наконечников постоянного магнита сделаны так, что воз­душный зазор убывает от краев полюсных наконечников к центру, а магнитная индукция возрастает по квадратичному закону от краев к центру полюсных наконечников.

Для подвода тока к рамкам применяют безмоментные вводы. Обе рамки питаются от общего источника постоянного напряжения. После­довательно с рамкой 1 включен ТПС с сопротивлением R_T, а с рамкой 2 - постоянный резистор R. Рамки логометра включены таким образом, что при протекании по ним токов I₁ и I₂ создаются магнитные поля, в результате взаимодействия которых с полем постоянного магнита воз­никают вращающие моменты М₁ и М₂, направленные навстречу друг другу.

Если R + R_P2 = R_T + R_P1, то I₁ = I₂ и при симметричном располо­жении рамок 1 и 2, относительно полюсных наконечников, вращающие моменты М1 и М2 будут равны (рамки занимают положение, показанное на рис 1.45).

Если сопротивление R_T вследствие увеличения измеряемой тем­пературы, а следовательно, нагрева ТПС, возрастет, то ток I1 уменьша­ется. Вращающий момент рамки 1 будет меньше момента рамки 2, т.к. I₁ меньше I₂. Подвижная система начнет поворачиваться в направлении большего момента, т.е. в сторону увеличения показания температуры. При этом рамка 1 с меньшим вращающим моментом попадет в более сильное магнитное поле и её момент увеличивается, а рамка 2, наобо­рот, попадет в более слабое магнитное поле и её момент уменьшается.

При определенном угле поворота вращающие моменты сравняют­ся. Подвижная система остановится. Это произойдет при условии, если М₁ = М₂, или К1 * *В1*I1 = К2*В2*I2, где

К₁ и К₂ - постоянные коэффициенты, определяемые геометриче­скими размерами рамок и числом витков в них;

Учитывая, что отношение — является функцией угла ф отклонения под-

вижной системы, можно записать, что

Rp 1 + R_p Rp 2 + R  

(_I Л

Ф= F. где

11 _ ^^; I2

V¹2 J

Наименования и назначение резисторов, входящих в измерительную схему логометра, следующие: R₂, R₃, R₆ - постоянные сопротивле­ния, плечи моста; R₅ - медный резистор для компенсации температур­ной погрешности, возникающей при изменении температуры окружаю­щей среды; Rj, R₄ - резисторы, предназначенные для настройки лого­метра на заданный предел измерения; R_PJ и R_Р2 - сопротивления рамок; R_T - сопротивление ТПС; R_К - контрольный резистор, предназначен­ный для замены термопреобразователя при подгонке сопротивления ли­нии; R_n - резистор для подгонки сопротивления линии до заданного значения.

В₁ и В₂ - магнитные индукции в местах расположения рамок.
Номинальное значение сопротивления линий, соединяющих логометр с ТПС, указывается на шкале логометра и равно 5 Ом. Заданное значение сопротивления линии обеспечивается с помощью двух подго­ночных катушек с сопротивлением Я_л = 2,5 Ом.

Рис.1.45. Принципиальная схема логометра с ТПС, включенным по трехпроводной схеме.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОВЕРКИ ЛОГОМЕТРА

Поверка логометров проводится на установке, схема которой представлена на рис. 1.46.

Рис. 1.46. Схема установки для поверки логометра

В состав установки входят: поверяемый логометр; эталонный мага­зин сопротивлений МС, предназначенный для имитации ТПС; вольт­метр V, предназначенный для измерения напряжения питания логомет­ра; переменный резистор R для регулирования напряжения питания ло­гометра.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПОВЕРКИ ПОКАЗАНИЙ ПРОТОКОЛ

поверки логометра типа	№	НСХ
с пределами измерения от	до	С класса
Поверка производилась по эталонному магазину сопротивлений типа	№	класса точности

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ПОВЕРКИ ЛОГОМЕТРА

---

Дата добавления: 2015-11-03