Способ измерения температуры

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕШЕРАТУРЫ , включающий измерение сигналов, пропорциональных спектральной плотности энергетической яркости излучения объекта при двух эффективных длинах волн, и образование отношения сигналов , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения , измеренные сигналы, пропорциональные спектральной плотности энергетической яркости излучения объекта, до образования отношения нелинейно преобразовьшают, причем коэффициент нелинейного преобразования одного сигнала задают через эффективную длиg ну волны, соответствующую другому сигналу.

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„ЯО„„88867З (51) 4 С 01 3 5/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ме 1.ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 2949847/18-25 (22) 02.07.80 (46) 30.09.86. Бюл. У 36 (71) Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики АН БССР (72) Я.М.Геда и В.Н.Снопко (53) 535.233(088.8) (56) Гордов А.Н. Основы пирометрии.

М., "Металлургия", 197f, с. 264.

Авторское свидетельство СССР

В 368500, кл. G 01 J 5/60, 1973.

Свет Д.Я. Объективные методы высокотемпературной пирометрии при непрерывном спектре излучения. M., "Нау- ка", 1968, с. 121 ° (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, включающий измерение сигналов, пропорциональных спектральной плотности энергетической яркости излучения объекта при двух эффективных длинах волн, и образование отношения сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, измеренные сигналы, пропорциональные спектральной плотности энергетической яркости излучения объекта, до образования отношения нелинейно преобразовывают, причем коэффициент нелинейного преобразования одного сигнала задают через эффективную длину волны, соответствующую другому с0 сигналу.

30

2 где

Э В q C(+ I < «

t7 эквивалентная длина волны излучения; коэффициент, задающий степень нелинейности преобразования изме35

50

Измеряемая на истинной, Изобретение относится к области пирометрии и может использоваться для измерения температуры нагретых тел, у которых излучательная способность изменяется с длиной волны по экспоненциально-степенному закону, например металлов, карбидов, нитридов.

Известен способ измерения яркостной температуры объектов, основанный на измерении монохроматического потока излучения от объекта, заключающийся в том, что за яркостную температуру объекта 1„ принимается температура черного тела, имеющего при выбранном значении длины волны ту же величину спектральной яркости, что и данный объект. Недостатком данного способа определения температуры является то, что полученная в результате измерения яркостная температура Т равна истинной температуре объекта Т только тогда, когда значение излучательной способности на длине волны измерения равно 7 (Яд=1). !

Известен способ измерения взаимно-корреляционной температуры, основанный на измерении потоков излучения в двух областях спектра, заключающийся в том, что из сигналов, соответствующих потокам излучения, выделенным в двух спектральных интервалах, и несущих информацию о температуре, образуют результирующий сигнал в виде их произведения. Недостатком данного способа является то, что измеряемая взаимно-корреляционная температура не равна истинной температуре ни при каких значениях излучательной способности реальных объектов.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему способу является способ измерения температуры, включающий измерение сигналов, пропорциональных спектральной плотнос— ти энергетической яркости излучения объекта при двух эффективных длинах волн, и образование отношения сигналов. По отношению сигналов, являюще муся результирующим сигналом, судят, о температуре. С помощью этого спосо ба может быть измерена истинная температура объектов, для которых излучательная способность не зависйт от длины волны.,Недостатком способа является то, что для реальных объектов температура, определяемая по данному способу, может сильно отличаться от

8673 2 истинной, так как у большинства излучающих тел излучательная способность изменяется с длиной волны.

Цель изобретения — повышение точ5 ности измерения.

Цель достигается тем, что в известном способе, включающем измерение сигналов, пропорциональных спектральной плотности энергетической яркости 0 излучения объекта при двух эффективных длинах волн, и образование отношения сигналов, измеренные сигналы, пропорциональные спектральной плотности энергетической яркости излуче15 ния объекта, до образования отношения нелинейно преобразовывают, причем коэффициент нелинейного преобразования одного сигнала задают через эффективную длину волны, соответст20 .вующую другому сигналу.

Так, если В и В 2 — спектральные плотности энергетической яркости со значениями эффективных длин волн %< и Я, то в настоящем способе отношение сигналов Up будет иметь вид: Ф

U =сойз б / Ь (=cpnek C, P ренных сигналов и зависящей от свойств излучающего объекта;

С, — первая постоянная Планка; .

С вЂ” вторая постоянная Планка; - излучательная способность объекта на эффективных длинах волн Я,, Я соответственно;

Т вЂ” температура. температура будет равесли зависимость иэлуча888673 4 функции) и цветовую температуру, измеренные для наиболее часто испольи зуемых в инфракрасной пирометрии областей спектра со значениями длин

5 волн h =1,1 мкм и Я =1,7 мкм.

Вольфрам. Истинная температура объекта 2000 К. Измеренная известная цветовая температура составила Т

2300 К, экспоненциально-сгепенная температура Т =2060 К. Точность

Редактор Л.Письман Техред Л.Олейник, КорректоР С..Черни

Заказ 5257/2 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4 тельной способности от длины волны для пирометрируемого объекта выражается экспонентой от степенной функци (Я=ехр(ай"), где а — произвольный множитель).

Не имея априорных данных об излучательной способности, нельзя заранее задать то значение коэффициента сС которое позволяет измерять истинную температуру объектов предла гаемым способом. Однако, например, анализ свойств 26 материалов принадлежащих к классу металлов, нитридов, карбидов, проведенный по 121 сочета,нию данных по излучательной способности из справочника для видимой и инфракрасной областей спектра показывает, что истинную температуру объектов, относящихся к указанному классу материалов, можно измерить пред- 20 лагаемым способом, положив Ы =0,4.

При этом погрешность измерений температуры данным способом меньше, чем известным цветовым.

Пример. В качестве примера сравним экспоненциально-степенную температуру при величине ю =0,4 (определяемую настоящим способом температуру можно назвать экспоненциально-степенной, так как оиа измеряет 30 истинную температуру объектов, для которых излучательная способность выражается экспонентой от степенной измерения температуры настоящим способом в 5 раэ выше, Карбид циркония. Истинная температура объекта 2100 К. Измеренная известная цветовая температура составила Т„ =2240 К, предлагаемая экспоненциально-степенная температура Т

=2120 К. Точность измерения температуры в 2 раза выше.

Нитрид гафния. Истинная температура объекта 2000 К. Здесь измеренная известная цветовая температура Т д =

=2030 К, предлагаемая экспоненциально-степенная температура в 6 раэ выше.

Таким образом, приведенные примеры позволяют сделать вывод, что в том случае, когда пирометрируемыми объектами являются металлы, нитриды, карбиды, точность определения температуры, измеренной по экспоненциально-степенному способу, в 2-6 раз выше, чем по цветовому способу.