Метрологія, технологічні вимірювання та прилади в нафтогазовій промисловості

1.

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
ІФНТУНГ
Н.М. Піндус
Опорний конспект лекцій
з дисципліни “Метрологія, технологічні вимірювання
та прилади в нафтогазовій промисловості”
на тему “Методи
і прилади для вимірювання
температури”
м. Івано-Франківськ
2016 р.

2. 2.1 ТЕМПЕРАТУРНІ ШКАЛИ

Лінійна залежність між об'ємним розширенням рідини і температурою, тобто
dt kdV
(2.1)
t kV D
(2.2)
де k – коефіцієнт пропорційності (коефіцієнт об'ємного розширення).
Інтегруючи рівняння (1) отримуємо:
де D – постійна інтегрування.
Для визначення постійних k і D використовуються дві вибрані температури t’ і t’’.
Приймаючи при температурі t’ об'єму V’, а при температурі t’’ – об'їм V’’, одержимо
(2.3)
(2.4)
t ' kV ' D
t ' ' kV ' ' D
Віднімаючи з рівняння (2.2) рівняння (2.3), а з рівняння (2.4) рівняння (2.3), одержимо
(2.5)
(2.6)
t ' ' t ' k (V ' ' V ' )
t t ' k (V V ' )
Розділивши рівняння (2.5) на рівняння (2.6), одержимо
(2.7)
V V '
t t '
V ' ' V '
(t ' ' t ' )
де t’ і t’’ – температури відповідно танення льоду і кипіння води при нормальному тиску і прискоренні сили тяжіння
980, 665 см/с2;
V’ і V’’ – об'єми рідини, які відповідають температурам t’ і t’’;
V – об'єм рідини, що відповідає температурі t.
Рівняння (2.7) називається рівнянням шкали температур. Виходячи з другого закону термодинаміки, Кельвін в 1848 р.
запропонував визначати температуру на основі рівності:
T2
Q2
T2 T1
Q2 Q1
де Т1 і Т2 – температури відповідно холодильника і нагрівача;
Q2 і Q1 – кількість тепла, відповідно одержане робочою речовиною від нагрівача і віддане холодильнику (для
ідеальної теплової машини, що працює по циклу Карно).

3.

Нехай Т2 рівне температурі кипіння води (Т100), а Т1 – температура танення льоду (Т0); тоді, прийнявши різницю
Т2-Т1=100 і позначивши кількість тепла, відповідну цим температурам, через Q100 і Q0, одержимо:
Q100
T100
100 ;
Q100 Q0
Q0
T0
100
Q100 Q0
.
Для будь-якої температури нагрівача Т маємо
T
Q
100
Q100 Q0
Рівняння (2.8) є рівнянням стоградусної термодинамічної шкали температур.
Табл. 2.1. Системи температурних вимірювань
(2.8)

4.

5.

Загальним між міжнародною практичною шкалою температур і
колишньою шкалою Цельсія є одна однакова постійна точка (температура
кипіння води); у решті точок ці шкали істотно відрізняються одна від одної,
особливо при високих температурах.
В табл. 3.1 показані первинні фіксовані точки. Окрім них, існують
вторинні фіксовані точки для додаткового застосування усередині
інтервалів між цими фіксованими точками. Всі точки кипіння, окрім
виділених – за умови нормального атмосферного тиску, тобто 101325 Па. У
діапазоні нижче 0° залежність між опором й температурою для
платинового термометра встановлюється із застосуванням відомих
функцій й спеціальних поправок до рівнянь. Вище температури 0°С
застосовуються два поліноміальних рівняння для платинового термометра
опору. Квадратична апроксимація використовується для термопарі платина
— платина/10% родій, а для радіаційного пірометра застосовується закон
випромінювання Планка.

6.

Таблиця 3.1 - Фіксовані точки міжнародної практичної шкали температур
Фіксована точка
[˚С]
Температура
[К]
Потрійна точка водню
-259,34
13,81
Точка кипіння водню при тиску 33330,6
Па
-255,478
17,042
Точка кипіння водню
-252,24
20,28
Точка кипіння неону
-246,048
27,102
Інтерполяційний термометр
Платиновий термометр опору
Потрійна точка кисню
-218,789
54,361
Потрійна точка аргону
-193,352
83,698
Точка кипіння кисню
-186,962
90,188
Потрійна точка води
Точка кипіння води
0,01
100
273,16
375,15
Точка відчуження олова
231,9681
505,1181
Точка відчуження цинку
419,58
630,74
692,73
903,89
1337,58
вище
Точка відчуження золота
1064,43
Платиновий термометр опору
Термопара
Радіаційний пірометр

7.

Робота термометрів цього типу базується на властивості твердого тіла
змінювати свої лінійні розміри при зміні температури. Якщо температурний
інтервал невеликий, то залежність довжини твердого тіла від температури може
бути подана:
lt=l0+1)ּαּt),
де lt , l0 - довжина твердого тіла відповідно при температурах t і 0 оС;
- середній коефіцієнт лінійного розширення твердого тіла.
Біметалевий термометр — це термометр розширення, дія якого базується на використанні різниці температурних коефіцієнтів розширення двох міцно з'єднаних між собою
різнорідних матеріалів, що утворюють біметал. Під впливом нагрівання пластинка
вигинається у напрямі металу з меншим коефіцієнтом розширення, а кінець її змінює
розташування стрілки приладу.
Прикладом біметалевого термометра є термостат, який застосовують в багатьох
системах побутового обігріву. Термостат складається з двох різних металевих пластинок
однієї довжини, з’єднаних разом. Оскільки метали мають різний коефіцієнт термічного
розширення, то зміна температури приводить до вигину пластинки, так що метал з
більшим коефіцієнтом розширення опиниться на внутрішній стороні кривизни. Величина,
на яку пластинка зігнеться, залежить від типу двох використовуваних металів, довжини
біметалевої пластинки і змінювання температури. Якщо один кінець біметалевої пластинки
зафіксувати, то величина переміщення другого його кінця є мірою температури. Це
переміщення може бути використане для розмикання чи замикання контактів електричних
кіл.

8.

Біметалевий термостат
Приклад конструкції біметалевого термометра з підвищеною чутливістю. Так як
збільшення довжини біметалевої пластини збільшує переміщення, біметалеві
термометри виконуються в вигляді пластини спіральної форми.

9.

Біметалевий термометр
Переміщення вільного кінця тут використовується для безпосереднього
переміщення стрілки по шкалі. Прилади з біметалевими пластинами міцні,
відносно дешеві, можуть використовуватися в діапазоні -30...600°С, а
також у термостатах. Вони мають точність ±1%, але мають порівняно
повільні реакції на зміни температури

10.

Дилатометричний термометр — це термометр розширення, робота якого базується
на використанні явища теплового розширення твердих тіл, а саме на залежності різниці
лінійного ∆l розширення двох різних твердих тіл від температури. Рівняння вимірювання
має вигляд:
l l (α1 α2 ) T
де α1, α2 — коефіцієнти лінійного розширення термометричних матеріалів ЧЕ, l —
довжина ЧЕ, ∆Т — зміна температури. ЧЕ переважно має форму трубки з великим
коефіцієнтом α1 з вміщеним в середину неї осердям з малим коефіцієнтом α2. Різниця
видовження обох матеріалів під впливом температури приводить до зміни показань
термометра. Дилатометричний термометр вимірює середнє значення температури по
довжині ЧЕ. Границі вимірювання температури становлять 0...1000 °С і залежать від
властивостей матеріалів, з яких виготовлений ЧЕ. Похибка вимірювання становить
близько 1,5...2,5 %. Із матеріалів з малим значенням коефіцієнта розширення
застосовують кварц,порцеляну, інвар. Для рурок застосовують латунь (до 300 °С), нікель
(до 600 °С), хромонікелеві сталі (до 1000 °С). Внаслідок малої різниці коефіцієнтів
розширення довжина ЧЕ дилатометричного термометра повинна бути відносно великою
(>300 мм). До недоліків дилатометричних термометрів слід віднести значну методичну
похибку за рахунок відведення тепла по рурці, а також велику теплову інерційність.
На зображений трубчатий дилатометричний термометр. Він складається з трубки 1,
виготовленої з металу з великим коефіцієнтом лінійного розширення (латунь, мідь,
алюміній, сталь) і стержня 2, виготовленого з матеріалу з малим коефіцієнтом лінійного
розширення (кварцу, ін.). Стержень 2 опирається на корок 3. Трубка 1 вкручена в
головку 4, в якій розміщений важільний передавальний механізм 5-8. Ніпель 12
призначений для закріплення термометра в стінці посудини, всередині якої необхідно
виміряти температуру. При підвищенні температури трубка 1 видовжується значно
більше, ніж стержень 2, внаслідок чого штовхач 13 переміщується вниз.

11.

Трубчатий дилатометричний термометр
Це переміщення системою важелів передається стрічці 10, яка вказує на шкалі
11 температуру.

12.

2.3.2 ДИЛАТОМЕТРИЧНІ ТЕРМОМЕТРИ
Рис.2.1— Схема біметалевого термометра з дугоподібною пластиною
2.3.3 МАНОМЕТРИЧНІ ТЕРМОМЕТРИ
Принцип роботи базується на використанні закону Гей-Люсака
Pt=P0+1)ּβּt)
(2.9)
1
1 / град - термічний коефіцієнт тиску газу.
де Р0 і Рt - тиск газу при температурах 0 і t°С,
273,15
З виразу (9) можна отримати такий вираз для величини робочого тиску газового манометричного
термометра
(t k t n )
P Pk Pn Pn
(2.10)
1 tn
де Рn і Рk - тиски в термосистемі, які відповідають початковому tn і кінцевому tk значенню температури.
Тиск Рn досягає 3,8 МПа при діапазоні вимірювання 0…100оС і 15 МПа - при 0...600°С.
Відхилення температури навколишнього середовища від +20°С викликає похибку вимірювання, яку
можна визначити по наближеній формулі:
Vм
(2.11)
t м
Vб
(t м t0 )
де VM - об'єм манометричної пружини;
V6 - об'єм термобалона;
tм - температура оточуючого середовища, в °С;
t0 - температура градуювання приладу (20°С).

13.

Похибка від нагрівання капілярної трубки
t k
Vk
(t k t0 )
Vб
(2.12)
де VK — об'єм капілярної трубки;
tк — температура середовища, що оточує капіляр, в °С.
Принцип роботи конденсаційних термометрів базується на залежності тиску Р насиченої пари низько киплячих рідин
від температури Т.
dP
L
dT
T (Vn V p )
де L – теплота випаровування, Vп і Vp – питомі об’єми відповідно пари і рідини.
ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНІ ТЕРМОМЕТРИ
В простому термоелектричному колі, складеному з двох різних провідників А і В, виникають чотири різні т.е.р.с.: дві
т.е.р.с. у місцях спаїв провідників А до В; т.е.р.с. на кінці провідника А і т.е.р.с. на кінці провідника В.
Враховуючи обидва чинники, визначаючі сумарну т.е.р.с. замкнутого кола, що складаються з двох провідників А і В,
спаї яких нагріті до температури t і t0, і обходячи коло проти годинникової стрілки, одержимо
EAB tt0 eAB t eBА (t0 ),
(2.13)
Де ЕАВ(tt0) – т.е.р.с., що визначається дією обох чинників;
еАВ(t) і еАВ(t0) – т.е.р.с., обумовлені контактною різницею потенціалів і різницею температур кінців провідників А і
В.
Якщо температура спаїв однакова, то т.е.р.с. у колі рівна нулю, оскільки в обох випадках виникають т.е.р.с., рівні по
величині і направленні назустріч одна іншій. Отже, при t=t0
E AB t0 eAB t0 eBA (t0 ) 0;
eBA t0 eAB t0 .
Підставляючи останній вираз в рівняння (2.13), одержимо
EAB tt0 eAB t eAB (t0 ).
(2.14)
З рівняння (2.14) виходить, що т.е.р.с. є складовою функцією двох змінних величин t і t0, тобто температур обох спаїв.
Підтримуючи температуру одного із спаїв постійною, наприклад, вважаючи t0=const, одержимо:
E AB tt0 f t .
(2.15)

14.

Якщо для даної термопари експериментально, тобто шляхом градуювання, знайдена залежність (2.15), то
вимірювання температури зводиться до визначення т.е.р.с. термопари.
а) до двох термоелектродів,
б) під'єднання вимірювального припаду до одного термоелектрону
Рис.2.2 - Під’єднанная вимірювального приладу
Різні метали мають різну роботу виходу електронів і тому при з'єднанні двох різнорідних металів виникає контактна
різниця потенціалів. Якщо температура однієї точки з'єднання t0 відома, то т. е.р.с. буде мірою різниці між
вимірюваною температурою t1 (гарячого спаю) і контрольною температурою t0 (холодного спаю).
E ABC (tt0t0 ) eAB (t ) eBC (t0 ) eCA (t0 )
Якщо t = t0, тобто температури спаїв рівні, то
E ABC (tt0t0 ) eAB (t0 ) eBC (t0 ) eCA (t0 ) 0
(2.16)
З останнього рівняння очевидно, що
eBC (t0 ) eCA (t0 ) eAB (t0 )
Підставляючи це значення в рівняння (2.16), одержимо рівняння (2.17).
Для випадку, показаного на рис 2.9,б:
E ABC (tt1t0 ) eAB (t ) eBC (t1 ) eCB (t1 ) eBA (t0 )
(2.17)

15.

2.5 ПОПРАВКА НА ТЕМПЕРАТУРУ ХОЛОДНИХ СПАЇВ ТЕРМОПАРИ
Термопара градуюється при певній постійній температурі холодного спаю (звично при t0=0°С, рідше при t0 = 20°С).
При вимірюваннях температура холодного спаю може бути іншою (t’0), не рівній температурі градуювання. В цьому
випадку необхідно вносити поправку. Якщо t’0 > t0, то < . Різниця - і є поправкою.
Цю різницю можна представити у вигляді
E AB (tt0 ) E AB (tt'0 ) eAB (t ) eAB (t0 ) eAB (t ) eAB (t '0 )
або після скорочення:
E AB (tt0 ) E AB (tt'0 ) eAB (t '0 ) eAB (t0 )
Величину поправки можна написати у вигляді
Отже, істинне значення т. е. р. с.:
eAB (t '0 ) eAB (t0 ) E AB (t '0 t0 )
E AB (tt0 ) E AB (tt'0 ) E AB (t '0 t0 )
Знак плюс у формулі (2.18) відноситься до випадку, коли t’0 > t0, а мінус - до випадку t’0 < t0.
Таблиця 2.2 – Типи і основні параметри термопар
(2.18)

16.

Рис.2.3 - Конструкція термоелектричних термометрів

17.

Рис. 2.4 Схема термобатареї
Сумарна т.е.р.с. диференціальної термопари:
E AB (t1t2 ) eAB (t1 ). eBC (t '0 ) eCB (t ' '0 ) eBA (t2 ) eAC (t ' ' '0 ) eCA (t0 )
(2.19)
Якщо
, то eCA (t0 ) eAC (t ' ' '0 ) 0 і eBC (t '0 ) eCB (t ' '0 ) 0
t0 t '0 t ' '0 t ' ' '0
Підставляючи ці вирази в рівняння (2.19), одержимо
(2.20)
e (t ) e (t ) e (t ) e (t ) E (t t )
AB
1
BA
2
AB
1
AB
2
AB
1 2
Термоелектрорушійна сила термобатареї, що складається з n елементів, рівна
E eAB (t1 ) eBA (t '0 ) eAB (t2 ) eBA (t ' '0 ) eAB (t3 ) eBA (t ' ' '0 ) ...
(2.21)
eAB (tn 1 ) eAB (t0n 1 ) eAB (tn ) eBC (t0n ) eCA (t0 ).
Враховуючи, що t1 = t2 = t3 = … = tn-1 = tn = t, eCA (t0 ) eBC (t0 ) eAB (t0 ) і eBA eAB з рівняння (2.21) отримаємо:
(2.22)
E [eAB (t ) eAB (t0 )]n nE AB (tt0 )
де ЕАВ(tt0,) - т.е.р.с. одного термоелемента, що складається з термоелектродів А і В , кінці якого знаходяться при
температурах t і t0;
n - число термоелементів, сполучених послідовно.

18.

Вимірювання температури термометрами опору базується на
властивості провідників і напівпровідників змінювати свій електричний опір
при зміні температури. Таким чином, омічний опір провідника чи
напівпровідника представляє деяку функцію його температури R=f(t). Вид
цієї функції залежить від природи матеріалу
Стандартизовані металеві термоопори виготовляють з міді (діапазон
вимірювання від -50 до 200оС) та з платини (діапазон вимірювання від -260
до 1100оС). Нестандартизовані термоопори мають вузьке застосування і
виготовляють з нікелю і заліза.
Для виготовлення чутливих елементів серійних термометрів опору
застосовують чисті метали, які б задовільняли наступні основні вимоги [35]:
1. Вибирається метал з великим питомим електричним опором,
оскільки, чим більший питомий опір, тим менше потрібно металу для
одержання необхідного початкового опору термометра.
2. Метал стійкий до окислення і не вступає в хімічну взаємодію з
вимірюваним середовищем, має високу відтворюваність значень
електричного опору в інтервалі робочих температур. Саме платина і мідь
хімічно стійкі в діапазоні вимірюваних температур від —200 до +650°С для
платини і від —50 до +180 °С для міді.

19.

1 dR
3. Температурний коефіцієнт електричного опору металу
R d
повинен бути досить
співвідношенням
великим
і
незмінним.
Цей
коефіцієнт
визначається
0... 100 ( R100 R0 ) / 100 R0
де R0 і R100 – опір зразка даного матеріалу при температурі відповідно 0 і 100 °С. Для більшості чистих
3
металів
1/°С.
4 10
4. Опір повинен змінюватися зі зміною температури по прямій чи плавній кривій без
різких відхилень і явищ гістерезису.
Зазначеним вимогам найбільш повно відповідають платина, мідь, нікель і залізо.
Доцільно зауважити, що раніше номінальні статичні характеристики носили назви
градуювальних характеристик і позначались номерами від 20 до 24, як це часто вказується
на приладах і в літературних джерелах попередніх років. Тому конкретизуємо зв'язок між
новим і старим позначенням. Характеристики (гр. 20 і гр. 22) відповідають по значенню R0
перетворювачам 10П і 100П, а гр. 21 характеризує нестандартизований платиновий
термометр опору з R0=46 Ом. Водночас гр.24 відповідає перетворювачу 100М, а гр.23 нестандартизованому мідному термометру опору з R0=53 Ом.
Клас допуску термометра опору характеризує допустиме відхилення від номінального
значення опору R0 термоперетворювача при 0°С, яке для класів А,В,С становить відповідно
±0,05; ±0,1; ±0,2%.

20.

2.6 РЕЗИСТИВНІ ТЕРМОПЕРЕТВОРЮВАЧІ
Таблиця 2.3 – Типи і основні параметри резистивних термоперетворювачів
Рис. 2.5 - Конструкція термометра з металевим термоперетворювачем опору

21.

Fe
Ni
Cu
Pt
Рис. 2.6 - Залежність питомого електричного опору металів від температури
Рис. 2.7 - Термоопір
L-довжина вимірної частини; 1-теплочутливий елемент;2-трубка з алюмінію; 3-захисний чехол; 4-виводи;
5-штуцер; 6-виступаюча частина захисної арматури; 7-вкладиш; 8-головка;
9-штуцер для під’єднання з’єднувальних проводів
.

22.

а)
б)
Рис. 2.8 - а) стержневий напівпровідниковий терморезистор; б) бусинковий напівпровідниковий терморезистор
Рис.2.9,б. Будова термометра
Рис. 2.9,а Чутливий елемент термометра опору
1,5 – ковпачок з міді, 2 – золота контактна поверхня, 3 – трубка з окису алюмінію, 4 – температурний чутливий
елемент, 6- мідні провідники, 7 – ковпачок.
Рис. 2.9 Структура мікродіода

23.

2.7 БЕЗКОНТАКТНІ МЕТОДИ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ (ПІРОМЕТРИ
ВИПРОМІРЮВАННЯ)
2.7.1 ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ
Зростання інтенсивності монохроматичного випромінювання з підвищенням температури різне для хвиль різних
довжин i у області порівняно невисоких температур для абсолютно чорного тіла описується рівнянням Віна:
C
2
5
(2..23)
T
E0 C1 e
де Е0 - інтенсивність випромінювання абсолютно чорного тіла для хвилі завдовжки ;
Т - абсолютна температура тіла в 0С;
С1 і С2 - константи випромінювання, числові значення яких залежать від прийнятої системи одиниць;
C1 2 hC 2 (h - постійна Планка; С - швидкість світла);
NhC
C2
(N - постійна Авогадро);
R
R - універсальна газова стала;
е - основа натурального логарифму.
Рівнянням Віна можна користуватися до температури приблизно 3000 0К. При вищих температурах інтенсивність
випромінювання абсолютно чорного тіла характеризується рівнянням Планка:
1
C2
(2.24)
5
T
E0 C1 e 1
Тут всі позначення відповідають прийнятим в рівнянні (2.23). Інтегральне випромінювання абсолютно чорного тіла
визначається рівнянням Стефана—Больцмана:
4
T
(2.25)
E0 C 0
100
де С0 - стала випромінювання абсолютно чорного тіла;
Т - абсолютна температура випромінюючої поверхні в 0К.
Якщо порівняти інтенсивність випромінювання Е реального (сірого) тіла при певній довжині хвилі з
інтенсивністю випромінювання Е0 абсолютно чорного тіла при тій же довжині хвилі, їх відношення виражатиме
ступінь чорноти тіла при певній довжині хвилі :
E
(2.26)
E0

24.

Абсолютно чорне тіло при температурі яскравості Тк і довжині хвилі матиме яскравість В0 . Таку ж яскравість при
тій же довжині хвилі має реальне тіло при температурі Т, тобто
B (T ) B0 (Tk )
Яскравість тіла В прямо пропорційна інтенсивності випромінювання Е , отже,
B kE
(2.27)
де k - коефіцієнт пропорційності.
Рис. 2.22 - Розподіл потужності випромінювання залежно від довжини хвиль
Яскравість реального тіла, нагрітого до температури Т, при даній довжині хвилі , згідно рівнянням (2.23), (2.24) і
C
(2.25) рівна:
2
5
B (T ) k C1 e T
(2.28)
Яскравість абсолютно чорного тіла, нагрітого до температури Тк, визначається наступним рівнянням:
B0 (Tk ) kC1 5e
C2
Tk
(2.29)

25.

Порівнюючи праві частини рівнянь (2.28) і (2.29) і логарифмуючи їх, одержимо рівняння для
обчислення дійсної температури Т фізичного тіла по температурі яскравості (уявної) Тк, виміряній
1
оптичним пірометром: T 1
1
Tk
C2
ln
де Т - істинна температура тіла в 0К;
Тк - температура яскравості (уявна) тіла в 0К, виміряна оптичним пірометром;
- довжина хвилі в мкм;
С2 - константа рівняння Віна;
- ступінь чорноти тіла для даної довжини хвилі.
Радіаційна температура реального тіла чисельно рівна температурі абсолютно чорного тіла, при якій
інтегральні випромінювання обох тіл однакові.
Інтегральне випромінювання реального
тіла, нагрітого до температури Т, рівне
4
T
E C0
(2.30)
100
E
де E - ступінь чорноти тіла для всіх довжин хвиль.
0
Інтегральне випромінювання абсолютно чорного тіла, якщо його температура співпадає з радіаційною
температурою Тр, рівна:
4
Tp
(2.31)
E0 C0
100
Враховуючи, що Е = Е0, і порівнюючи праві частини рівнянь (2.35) і (2.36), одержимо формулу для
визначення дійсної температури реального тіла:
(2.32)
1
T Tp 4
де Тр - радіаційна (уявна) температура, виміряна радіаційним пірометром.

26.

Оптичне випромінення — електромагнітне випромінення з довжинами хвиль у межах
між перехідною зоною до рентгенівських променів і перехідною зоною до радіохвиль.
Випромінення оптичне охоплює такі поняття: випромінення ультрафіолетове,
випромінення видне, випромінення інфрачервоне. Спектральний діапазон оптичного
випромінення (умовний): 1 нм...1 мм.
Ультрафіолетове випромінення — невидне людським оком електромагнетне
випромінення, що характеризується довжинами хвиль у діапазоні від 10 нм до 400 нм.
Смуга ультрафіолетового випромінення (УФ випромінення) умовно поділяється на
ближню (400...200 нм) та дальню, або вакуумну (200... 10 нм) смуги. Остання назва
зумовлюється тим, що УФ випромінення цього діапазону інтенсивніше поглинається у
повітрі і спостерігати його можливо тільки у високому вакуумі
Видне випромінення — це випромінення, що характеризується довжинами хвиль у
діапазоні від 0,4 мкм до 0,76 мкм (частотами 0,75·1015...0,4·1015 Гц) і викликає у людини
зорові відчуття. Зона видного випромінення визначається так званою кривою видності
ока, тобто кривою його спектральної чутливості. У разі значних інтенсивностей
випромінення можливою є візуальна реєстрація у ширшому, ніж зазначено вище,
діапазоні довжин хвиль.
Інфрачервоне випромінення — випромінення, що характеризується довжинами хвиль
у діапазоні від 0,76 мкм до 2мм (ІЧ випромінення). Верхню межу ІЧ випромінення
визначають деколи, як 300 мкм або навіть 100 мкм, а діапазон між згаданими
значеннями і 1...2 мм називають субміліметровим діапазоном спектра. ІЧ смугу спектру
поділяють на ближню (0,76...2,5 мкм), середню (2,5...50 мкм) та дальню (50...2000 мкм)
смуги. ІЧ випромінення відноситься до оптичного випромінення та підпорядковується
всім законам оптики. ІЧ випромінення є не видним для людського ока, але створює
відчуття тепла, тому його називають також тепловим випроміненням.

27.

2.7.2 ОПТИЧНІ ПІРОМЕТРИ
1 – лінза об’єктива; 2 – лінза окуляра; 3 – лампа розжарення; 4 – акумулятор; 5 –
реостат; 6 – мілівольтметр; 7 – червоний світофільтр; 8 – сірий світофільтр.
Рис.2.23-Схема оптичного пірометра із зникаючою ниткою
еталонного тіла і тіла, температура якого вимірюється.
Межі вимірювання підвищують введенням сірого світлофільтру, який
однаковою мірою поглинає енергію хвиль всіх довжин. Скло сірого
світлофільтру вибирають такої оптичної густини, щоб при температурі
яскравості випромінювача вище 1400°С нитка пірометричної лампи
нагрівалася до температур яскравості не вище 1400°С. Відповідно до цього
мілівольтметр забезпечують двома шкалами: верхньою – для вимірювання
температур від 800 до 1400° С без сірого світлофільтру і нижньою – для
температур вищих 1300°С з введеним сірим світлофільтром

28.

2.7.3 ПІРОМЕТРИ СПЕКТРАЛЬНОГО СПІВВІДНОШЕННЯ
Спектральний розподіл енергії випромінювання відбувається згідно закону зміщення Віна:
см град,
max T 0,2884
де max - довжина хвилі, відповідна максимальному випромінюванню при даній
температурі Т.
Нехай, E0 (T )
- інтенсивності випромінювання абсолютно чорного тіла при
температурі Тц для довжин хвиль
1 і 2, а E0 (T ) і E0 (T ) - інтенсивності випромінювання реального тіла при істинній
температурі Т для тих же довжин хвиль 1 і 2. Тоді згідно визначенню колірної
температури повинна дотримуватися рівність:
ц
12
1
2
E0 1 (Tц )
E0 2 (Tц )
E0 1 (T )
E0 2 ( T )
(2.33)
Співвідношення між колірною температурою Тц реального тіла і його істинною
температурою Т:
ln
1 1
Т Тц
1
2
1 1
C2
2 2
(2.34)
де, і ступені чорноти фізичного тіла для випромінювання з довжиною хвиль 1 і 2.

29.

1 – захисне скло; 2 – об єктив; 3 – обтюратор; 4 – фотоелемент; 5 – електронний підсилювач;
6 – логарифмічний пристрій; 7 – мілівольтметр.
Рис.2.25 - Схема колірного пірометра з фотоелементом
1 – лінза об єктива; 2 – лінза окуляра; 3 – діафрагма; 4 – термоелектрична батарея; 5 – захисне скло.
Рис.2.26 - Схема радіаційного пірометра з термобатареєю в скляному балоні

30.

1 – корпус; 2 – лінза об’єктива; 3 – лінза окуляра; 4 – діафрагма; 5 – конусоподібна камера; 6 – термобатарея;
7 – нікелевий опір; 8 і 9 – затискачі; 10 – штуцер; 11 – фланець; 12 – зубчатий барабан
Рис.2.27. Телескоп радіаційного пірометра РАПІР
1 – гарячі спаї термопар; 2 – металічні пластини; 3 – слюдяне кільце
Рис.2.28 Термобатарея пірометра РАПІР: