Приборы для измерения температуры
В старых конструкциях радиационных пирометров приемник излучения вместе с термопарами помещался в стеклянном баллончике, наполненном воздухом или инертным газом, и имел вид электрической лампочки. Температура свободных концов термопар в этом случае уже заметно отличалась от температуры корпуса телескопа. дополнительно по теме здесь
Иногда в качестве приемника излучения применяют болометры. Болометры представляют собой миниатюрные металлические или полупроводниковые пластинки, покрытые металлической чернью или сажей и меняющие свое электрическое сопротивление при нагревании лучистым потоком. Болометры могут воспринимать излучение волн практически всех длин.
Можно, в принципе, использовать и любые другие теплочувствительные элементы.
Оптическая система телескопа предназначается для концентрации измеряемого потока лучистой энергии на приемнике излучения. Существуют две разновидности оптических систем: рефракторная-преломляющая (с линзой) и рефлекторная-отражающая (с собирательным зеркалом).
Рефракторные оптические системы (рис. 17, а) концентрируют лучистый поток после линзы 1 и диафрагмы 2 внутри конуса с углом 
. Рабочая часть приемника излучения 3 лежит внутри конуса. Для наводки на измеряемое тело служит окуляр 4, закрываемый для защиты глаза красным или дымчатым светофильтром 5. Патрубок 6 используется для вывода проводов от термобатареи.
Рефракторные системы ограничивают пропускание длинных, волн (за счет линз). Это вызывает значительные отклонения от закона Стефана—Больцмана и от вычисляемых на основании этого закона разностей между действительной и радиационной температурой. Градуировка рефракторных пирометров, по существу, получается эмпирической, не связанной строго с законами излучения.
Рис. 17. Схемы телескопов радиационных пирометров: а — с рефракторной оптической системой; б — с рефлекторной оптической системой
Рефлекторные оптические системы (рис. 17,б) концентрируют лучистый поток с помощью вогнутого стального позолоченного зеркала 7. Концентрированный лучистый поток попадает на приемник излучения 3 со стороны, противоположной положению измеряемого тела относительно телескопа. Наводка на измеряемое тело осуществляется с помощью окуляра 4 со светофильтром 5 через отверстие в центре зеркала.
Рефлекторные системы не имеют постоянных промежуточных источников поглощения между измеряемым телом и приемником излучения. Позолоченные поверхности зеркала почти полностью отражают лучи всех длин волн, начиная от 
≈0,5 мк. При измерениях относительно низких температур, когда излучение коротких волн ничтожно мало, рефлекторные системы почти полностью соответствуют закономерностям Стефана—Больцмана.
К сожалению, в эксплуатации открытые поверхности зеркал оказываются неудобными из-за их загрязнения и потускнения. Применение защитных стекол сводит на нет достоинства рефлекторных систем. Поэтому рефлекторные системы используют лишь при бесконтактных измерениях низких температур, когда максимум излучения значительно смещается в сторону длинных волн.
Точность измерения радиационными пирометрами всех конструкций существенно зависит от температуры внешней поверхности телескопа. При постоянной температуре измеряемого тела и, следовательно, постоянной температуре t приемника излучения, термо-э.д.с. термобатареи изменится, если возникнут изменения температуры телескопа и в связи с этим изменится температура свободных концов термопар t0.
Для компенсации температуры свободных концов t0 термопар в пирометрах, серийно изготовляемых в СССР, применяют два метода. По первому методу шунтируют термобатарею сопротивлением Rш из никелевой или медной проволоки. Для этого сопротивление устанавливают в корпусе телескопа так, чтобы температуры свободных концов термопар и сопротивления Rш были практически одинаковыми. Этим создается замкнутая цепь (рис. 15), в которой устанавливается ток
где Е- термо-э. д. с., развиваемая термобатареей;
RT — сопротивление термобатареи,
Ток i создает на участке ab падение напряжения
(28)
Так как E=f(Tp), то и 
=F(Тр ) Величина падения напряжения измеряется милливольтметром или потенциометром П, отградуированным в единицах радиационной температуры Тр.
Рис. 18. Электрическая измерительная схема радиационного пирометра
Рис. .19. Схема компенсации температуры свободных концов термопар радиационного пирометра с помощью биметаллических пластин: Т — измеряемое тело: К — корпус телескопа пирометра
Если температура свободных концов термопар увеличится, то термо-э.д.с. Е термопар уменьшится. Одновременно увеличится сопротивление Rш, тем самым уменьшая значения знаменателя (28). Можно подобрать такое сопротивление Rш, которое будет компенсировать изменение термо-э.д.с. Е.
По второму методу телескоп снабжается компенсирующим устройством, состоящим из биметаллических пластин и диафрагмирующих заслонок. При увеличении температуры корпуса телескопа, а вместе с ним и температуры свободных концов термобатареи, развиваемая ею термо-э.д.с. уменьшается. Уменьшение термо-э.д.с. компенсируется с помощью биметаллических пластин 2 (рис. 19), которые при повышении температуры корпуса деформируются и раскрывают диафрагмирующие заслонки 1. В результате увеличивается поток тепловой энергии, поступающей к приемнику излучения 3, и повышается температура рабочих концов термопар термобатареи, что и компенсирует увеличение температуры свободных концов.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19