Жылулық сəулеленуді өлшеу құралдары
Оптикалық пирометр.
Оптикалық пирометрдің жұмыс істеу принципі дененің спектрлік жарықтығын градуирленген сəулелену көзінің спектрлік жарықтығымен салыстыруда негізделген (1.18 сурет). Спектрлік жарықтықтардың сəйкестігін анықтайтын сезімтал элемент ретінде адамның көзі алынған.
ТжО> ТяН ТжО = ТжН ТжО< ТжН
сурет – Жоғалатын жібі бар оптикалық пирометр сұлбасы
Сұлбадағы белгілер: 1 – құрылғы объективі; 2 – жұтатын светофильтр; 3 – кіріс диафрагмасы; 4 – оптикалық лампа; 5 – шығыс диафрагмасы; 6 – қызыл светофильтр; 7 – окуляр; ӨО – өлшеу объектісі.
Температураны өлшеу үшін өлшеу объектінің фонында 7 окулярдың ішінде 4 оптикалық шамның жіптері көрінетіндей 1 аспаптың объективібағытталады.
Өлшеу объекті мен лампаның 4 жібінің спектрлік жарықтықтарын салыстыруы толқын ұзындығы 0,65 мкм тең болғанда жүреді, ол үшін окулярдың алдында 6 қызыл светофильтр орнатылған. 3 жəне 5 диафрагмалары пирометрдің кіріс жəне шығыс бұрыштарын шектейді, олардың оптималды мəндері ӨО мен объектив арасындағы қашықтықтың өзгеруінен аспап көрсетуінің тəуелсіздігін қамтиды.
Лампа жібінің жарықтылығы өлшеу объектісінің көрінетін жарықтылығына тең болғанша (ТжО = ТжН) RБ реостат көмегімен батареядан лампа жібіне жүретін ток күшін өзгертеді. Осы теңдік орындалғаннан кейін өлшеу объектінің бейне фонында жіп «көрінбей» кетеді (1.18 сурет). Осы кезде лампа жібінің ТжН жарықтық температура мəндерінде градуирленген, миллиамперметр көмегімен объектінің жарықтық температурасы ТжО анықталады. Содан кейін ТжО мен ελ арқылы объектінің Т шын температурасын анықтайды (1.34 формуласы).
Оптикалық лампа жібі вольфрамнан жасалған, сондықтан температура 1400оС жоғары болғанда возгонканы1болдырмау үшін лампа алдына əлсіреткіш немесе сіңдіретін 2 светофильтр қосылады. Осы светофильтр арқасында өлшеу объектінің көрінетін жарықтығы бірнеше рет азаяды, сондықтан жіп аса қыздырылмайды жəне пирометр градуировкасының тұрақтылығы сақталады.
Оптикалық пирометрлерде, əдетте, екі шкала болады, біреуін енгізілмеген жұтатын светофильтрде (800—1200оС), ал екіншісін енгізілген жұтатын светофильтрде (1200—2000оС) қолданады.
Оптикалық пирометрлердің өлшеу интервалы 800—6000 оС аралығында, 1,5 - 4,0 аралығындағы дəлдік кластарына ие.
Фотоэлектрлік пирометр.
Фотоэлектрлік пирометр (ФП) автоматты болып келеді. Сəулелі энергияны қабылдайтын сезгіш элементтер - фотоэлементтер, фотокөбейткіштер, фотокедергілер жəне фотодиодтар болып табылады.
ФП жұмыс істеу принципі бойынша екі типке бөлінеді:
а) аспаппен қабылданатын сəулелі энергия сезгіш элементке түсіп, оның параметрлерін өзгертеді (фототок, кедергі);
б) сəулелі энергияны өлшеу компенсациялы əдіспен жүзеге асады, мұнда сезгіш элемент нуль-индикатор режимінде жұмыс жасайды, өлшеніп
1Возгонка - үлкен температураларда заттың (жіптің) қатты күйден газ тəрізді күйге ауысуы, оның себебінең жіп жанып кетуі мүмкін
жатқан дененің сəулелену интенсивтілігін жəне сəулеленудің тұрақты көзі болып есептелетін - шағын қыздыру лампалардың интенсивтілігін салыстырып отырады.
Екінші типті ФП күрделірек, бірақ дəлірек, себебі оның көрсеткіштері сезгіш элемент пен электронды сұлбаның сипаттамаларынан тəуелсіз.
Компенсация əдісімен жұмыс жасайтын екінші типті ФП сұлбасы 1.19
суретте келтірілген.
Сұлбадағы белгілеулер:
1 – реттелетін жарық көзі; 2 – объектив;
3, 5 – диафрагма;
4 – вибрацияланатынжапқыш; 6 – қызыл светофильтр;
– фотоэлемент;
– электрондыкүшейткіш; 9 – күштік блок;
10 – резистор.
сурет – Фотоэлектр пирометрдің сұлбасы
Жарық ағындары өлшеу объектісінен жəне реттелетін жарық көзінен 7
фотоэлементке кері фазада түседі.
5 диафрагма саңылауларының алдында кезекпен оларды жауып отыратын 4 вибрациялы жапқыш орналасу себебінен ӨО жəне реттелетін жарық көзінен жарық ағындары фазаға қарсы 7 фотоэлементке түседі. Əрбір жарық ағыны фотоэлементке түскен соң, фазаға қарсы бағытталған синусты тоқты тудырады. Фазаға қарсы əсер ететін ӨО жəне реттелетін жарық көзінен бірдей спектрлік жарықтық кезінде фотоэлементте тұрақты тоқ генерацияланады. Егер спектрлік жарықтықтар өзара тең болмаса (мысалы, ӨО температурасының өзгерісі кезінде), онда фотоэлемент тізбегінде фототоктың айнымалы құрамдасушысы пайда болады, ол 8 күшейткішімен күшейтіледі жəне 9 күштік блоктың фазосезгіш каскадына келіп түседі. Нəтижесінде фотоэлементте ӨО мен реттелетін жарық көзінің жарық ағындары теңескенше 1 лампаның қызу жібінің тоғы өзгереді. Спектрлік жарықтылықпен байланысқан лампа тоғы объектінің жарықтық температурасының өлшемі ретінде қолданылады. Сол себептен автоматты потенциометрмен 10 резистордағы кернеудің құлауын өлшеп, потенциометр шкаласын жарық температурасының мəніне сəйкес градуирлейді.
ФП негізгі қателіктері ±1% (800—2000оС) жəне ±1,5% (>2000оС).
Спектрлік қатынастың пирометрлері (түс пирометрлері).
Бұл пирометрлер екі толқын ұзындығына сəйкес келетін спектрлік энергетикалық жарықтық қатынасын өлшеу жолымен түс температурасын өлшеуге арналған.
Бір каналды жəне екі каналды түс пирометрлері (ТП) бар. Екі каналды ТП əрбір сəулелену толқындарының ұзындықтарына сəйкес келетін өлшеу сигналдары бір уақытта тəуелсіз екі канал арқылы беріледі, бұл берілген сигналдардың қатынасынан объектінің жедел түс температурасы Ттүс анықталады. Екі каналды ТП негізі жоғары жылдамдықпен Ттүс анықтау керек болған кезде, зертханалық жағдайларда қолданылады.
Бір каналды сұлбасы бар түс пирометрде оптикалық коммутатор арқылы екі əртүрлі монохромды ағындар кезекпен бір фотоэлектрлік қабылдағышқа беріледі. Бір каналды ТП жоғары тұрақтылыққа ие, сондықтан кең қолданылады.
суретте бір каналды ТП сұлбасы көрсетілген. Сұлбадағы белгілер: Т – телескоп; БТ – сигналдарды түрлендіргіш блогы; 1 – өлшеу объектісі; 2 – оптикалық жүйе; 3 – обтюратор – екі тесігі бар диск (бірінде қызыл, ал екіншісінде көк светофильтр); 4 – фотоэлемент; 5 – алдын ала күшейткіш; 6 – БТ (құрамында: дифференциалды тізбектер, пик-детектор, RC тізбектері бар логарифмдік буын, амплитудалық кернеуді шектеуші, фильтр); 7 – синхронды айырып қосқыш; 8 – синхронды двигатель; 9 – автоматты потенциометр.
1.20 сурет – Бір каналды түс пирометрдің сұлбасы
Обтюратор айналған кезде синхронды двигательмен фотоэлементке кезекпен қызыл жəне көк спектрлік жарықтық сəулесі түсіп тұрады, соның нəтижесінде фотоэлементте спектрлік жарықтыққа пропорционал болатын фототоктың импульстері пайда болады.
Фототок импульстері алдын ала күшейткіште күшейеді, трапециялы формадағы кернеу импульстері түрінде сигналдарды түрлендіргіш блогына түседі.
Сигналдарды түрлендіргіш блоктың шығысындағы автоматты
потенциометр тұрақты тоқ құраушыларын өлшейді:
Icp A ln B1 , сонда түс
B 2
пирометрі келесі қатынасты өлшейді:
B1 =>Ттүс =>Т.
B 2
Түс пирометрінің 1400—2800 оС диапазоны бар, 1,0 дəлдік класына ие.
Достарыңызбен бөлісу: |
