Тепловые методы диагностики технологического оборудования

1 2 3 4 5 6

лекция 2 КРДНГО рус тепловой метод

Законы теплового излучения: Планка, Вина, Стефана-Больцмана. Основы тепловых методов контроля. Виды теплового контроля. Основные области их применения. Сравнительная оценка.
Принципы работы пирометров: радиационных, яркостных, частичного измерения, цветовых. Тепловизоры, их устройство и применение. Область применения.
Основы контактной термометрии. Виды и основные типы сенсоров для измерения температуры

Абсолютно черное тело удобно использовать в качестве стандартного излучателя (на практике используется черненая платина или отверстие в равномерно нагретой полости), поскольку его излучательная способность определяется только его температурой. Эту связь устанавливает закон Стефана — Больцмана: излучательная способность абсолютно черного тела прямо пропорциональна четвертой степени его температуры:
еч=σТ4
где σ=5,67*10-8 Вт/(м2 *К4) — постоянная Стефана — Больцмана.

Планк предположил, что излучение энергии веществом происходит не непрерывно, а в виде определенных порций (квантов) энергии, пропорциональных частоте излучения. Величина квантов энергии определяется формулой Планка: ε=hv, где v — частота колебаний, a h — постоянная Планка. Чем больше частота колебаний, тем больше квант излучаемой энергии.
При низких температурах энергия теплового движения частиц тела недостаточна для создания квантов большой энергии. Чем выше температура тела, тем больше вероятность возникновения квантов большой энергии в излучении этого тела, тем интенсивнее и разнообразнее излучение и тем дальше распространяется спектр излучения в сторону высоких частот (коротких волн).

Распределение энергии излучения абсолютно, черного тела по длинам волн, полученное Планком (планковские кривые)

Из рисунка видно, что длина волны, на которую приходится наибольшая энергия излучения, тем меньше, чем выше температура излучающего тела. Эта связь была установлена В. Вином в 1893 г. и носит название закона Вина: произведение длины волны, соответствующей максимуму излучения в спектре абсолютно черного тела, на его абсолютную температуру есть величина Постоянная:
λмаксТ = b
где b = 0,002892 м*К — постоянная Вина.

1 2 3 4 5 6