Сносок измерения температуры

 

Класс 42i, 8

Л 51643

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ВЫДАННОМУ НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ТЯЖЕЛОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Зарегистрировано в Государственном бюро последующей регистрации изобретений при Госплане CCC.Ð

М. М. Слиозберг.

Способ измерения температуры.

Заявлено 7 марта 1936 года за Ке 188920.

Опубликовано 31 августа 1937 года.

Недостатки известных оптических пирометров частичного и суммарного излучения настолько значительны, что вообще ставится под сомнение целесообразность применения этих приборов в некоторых случаях.

Так, например, Кейнат, Рибо и Кульбуш приводят примеры, когда погрешности в измерениях температур этими приборами часто превышают даже сотни градусов. Такие порою совершенно неприемлемые погрешности обусловливаются, главным образом, следующими факторами. а) Неполнота излучения физиче ского тела, которое при одной и той же температуре с абсолютно черным телом излучает слабее последнего. Так как пирометр градуируется на „черную температуру", то требуется всегда поправка в зависимости от того или иного значения коэфициента лучеиспускания е> (отношение интенсивности излучения физического тела 11 к интенсивности излучения абсолютно черного тела Е> при монохроматическом свете с длиной волны Ц. б) Лучепоглощение в промежуточной среде, которое порою сильно искажает измерения температуры сквозь дым или содержащие дым пламенные газы. Поправки на лучепоглощение в промежуточной среде при существующих пирометрах более чем затруднительны, если не сказать, что порою невозможны. в) Субъективность и ручной спо соб в пользовании оптическим пирометром исключают возможность их применения для целей автоматического регулирования.

Уже неоднократно предлагалось, с целью устранения некоторых недостатков оптических пирометров, производить измерение температуры с помощью двух фотоэлементов, включенных по потенциометрической схеме.

Предлагаемый способ измерения температуры также имеет в виду измерение последней посредством двух фотоэлементов, включенных по потенциометрической схеме, и заключает в себе ту особенность, что находя° щуюся при температуре исследуемого объекта металлическую пластинку Р освещают от источника света и оба фотоэлемента располагают так, чтобы испускаемые металлической пластинКой лучи падали через светофильтры на оба фотоэлемента, а отраженные пластинкой лучи источника света падали только на один, фотоэлемент.

Указанная особенность предлагаемого способа измерения температуры дает возможность по последовательно включенному в цепь гальванометру судить об интенсивности излучения абсолютно черного тела, помещенного в условиях металлической пластинки, и, следовательно, о температуре, а по включенному в диференциальную цепь гальванометру судить о коэфициенте лучеиспускания пластинки и коэфициенте поглощения промежуточной среды, т. е, дает возможность внести в расчеты поправки на свойства пластинки и проме>куточной среды.

Приложенный чертеж поясняет предлагаемый способ измерения темпепатуры.

Способ измерения температуры, согласно настоягцему предложению, заключается в следующем: от источника света 1 определенной интенсивности 1> направляют пучок лучей на пластинку Р, наложенную на тот участок печи, где требуется измерить температуру, и находящуюся при искомой температуре,т. е. при температуре этого участка печи. Пластинка Р может быть вольфрамовой, но может оказаться наиболее целесообразной пластинка и из другого материала, например, молибдена, платины или тому подобного металла, обладающего хорошей отражательной способностью, сохраняющейся и при высоких температурах. От пластинки P направленный световой поток 1> отражается с коэфициентом отражения р (меняющимся от температуры), и этот отраженный световой поток интенсивности o> I> принимают фотоэлементом ФЭI, включенным вместе с фотоэлементом ФЭП, по потенциометрической схеме. Кроме отраженного светового пучка на фотоэлемент ФЭ1 направляют излучаемый пластинкой Р световой поток, интенсивность которого е> Е>, где е>,— коэфициент излучения, а E> †интенсивнос излучения абсолютно черного тела при длине волны >.. Излучаемый пластинкой P световой поток принимают также и фотоэлементом ФЭII.

Таким образом, фотоэлемент ФЭ1 подвергают действию излучения, интенсивность которого равна е> E> +

+р> I>, а фотоэлемент ФЭП вЂ” только действию излучения с интенсивностью

e; F;. В результате включенный в диференциальную цепь потенциометра гальванометр О„регистрирующий разность фототоков, дает отклонение соответственно интенсивности р; 1; излучения и при заранее известном значении 1; источника света определяет значение коэфициента отражения.

При определенном значении коэфициента отражения р; одновременно определяется и поправка на неполноту излучения в виде коэфициента излучения е;. В данном случае следует иметь в виду основное равенство для светового потока а> +р; +

-г- > =1, где:

1 а; — коэфициент поглощения р, „ отра кения т> — „ пропускания.

При —,; =О, т. е. при непрозрачном теле, как пластинка Р, приведенное равенство упрощается в виде а;+р; =1.

При замене на основе закона Кирхгофа коэфициента поглощения а; коэфициентом лучеиспускания е>, получаем, что показания гальванометра

0 относятся не только к р;, но в равной степени и к е; = 1 — р;.

Установленное по показанию гальванометра Ci значение е; дает возможность ввести в отношении этого значения весьма существенную поправку к показаниям гальванометра

6,, включенного последовательно с фотоэлементом ФЭI(.

Таким образом, по показаниям гальванометра О, можно судить об интенсивности Е; излучения абсолютно черного тела и тем самым соответственно формуле Планка об истинной температуре на участке нахождения вольфрамовой накладки.

Точно так же посредством отраженного света можчо определить коэфициент пропускания —,; промежуточной среды, через которую проходит излучаемый световой поток на своем пути к фотоэлементам. При учете этого фактора показания гальванометра 0 следует считать равными p; —,;- 1>, а не р; I;, как в предшествующем случае, в связи с тем, что световои поток I; дважды подвергается действию промежуточной среды. Для того, чтобы в данном уравнении иметь только одно неизвестное -„>, не поддающееся никаким расчетам и имеющее различные значения в зависимости от состояния промежуточной среды, задаются определенным значением о>, устанавливая его предварительно для пластинки Р.

Описанный прибор можно использовать в качестве индикатора температур для автоматического регулирования температуры на определенном участке печи. Для этой цели, пользуясь градуированной на температуру шкалой вольтметра в цепи источника света, создаю r его интенсивность излучения I;, равную интенсивности излучения Е; для абсолютно черного тела при заданной температуре и принятой определенной длине волны ),.

Действующий на фотоэлемент ФЭI суммарный поток интенсивности е; Е; + ; I. преобразуется в Е; при достижении на данном участке печи заданной или регулируемой температуре. В этом случае через гальванометр Gz пройдет ток заранее известной величины, соотвегственно которому настраивается автоматический регулятор в виде предложенного автором (см, „Точная Индустрия", М 8, 1935 г.).

Предмет изобретения.

1. Способ измерения температуры с помощью двух фотоэлементов, включенных по потенциометрической схеме, отличающийся тем, что металлическую пластинку Р, находящуюся при температуре исследуемого объекта, освещают источником I света и оба фотоэлемента располагают так, чтобы испускаемые пластинкой Р лучи падали через светофильтры на оба фотоэлемента ФЭIи ФЗП, а отраженные пластинкой P лучи источника падали только на фотоэлемент ФЗI с той целью, чтобы а) по гальванометру, включаемому последовательно с фотоэлементом ФЭП, можно было судить об интенсивности излучения абсолютНо черного тела, помещенного в условия пластинки Р, и, тем самым, о температуре, o) по гальванометру, включенному в диференциальную цепь, можно было судить о коэфициенте лучеиспускания пластинки P и коэфициенте лучепоглощения промежуточнои среды с тем, чтобы можно было внести в расчеты поправки на свойства пластинки и промежуточной среды.

2. При способе по и. 1 использование гальванометра, включаемого последовательно с фотоэлементом ФЗ1, для управления исполнительными механизмами, регулирующими температуру.