0,6-35 мкм). Черное тело 4 представляет собой медный цилиндр, покрытый изнутри черным лаком, длиной 25 и внутренним диаметром 4 см. Через отверстие в стенке цилиндра плоское зеркало 2, приводимое в действие от небольшого синхронного двигателя (10 об/мин), направляет излучение на неподвижное сферическое зеркало 3, которое концентрирует пучок на приемнике излучения. Прибор позволяет измерять температуру проволок диаметром от 0,4 до 1 мм в диапазоне 50-300°С. Испытания пирометра на медной проволоке диаметром 0,6 мм при 80 °С показали, что порог чувствительности прибора составляет 1°С. При увеличении частоты осцилляции плоского зеркала его можно довести до 0,1 °С. Таким пирометром можно измерять температуру стеклянных нитей и капилляров, а также температуру нитей из других синтетических материалов. Рассматриваемый метод может быть также реализован с помощью цилиндра с хорошо отражающей внутренней поверхностью, по образующей которого расположена термобатарея в качестве приемника излучения.

При исследованиях, в лабораторных условиях, когда проволока неподвижна, ее температуру можно измерять визуальными микропирометрами такими, как ОМП-054, ЛМП-066 или ВИМП-015. Можно применять и обычные визуальные пирометры, если использовать метод сравнения. Суть его заключается в том, что тонкая проволока рассматривается на фоне нагреваемой плоской поверхности, например, ленты вольфрамовой лампы или нихромо-вой ленты. Меняя ток, нагревающий ленту, добиваются, чтобы проволока «исчезла» на фоне ленты. При этом яркостные температуры обоих объектов будут одинаковы и измерение не представляет трудностей.

Специальную установку для измерения температуры проволоки, основанную на этом принципе, разработала фирма «Heimann» (ФРГ). В установке используются два объективных пирометра типа КТ-13, один из которых визирует првволоку, а другой фон. Разность выходных сигналов обоих пирометров управляет нагревом электропроводящей поверхности, служащей фоном.

Укажем еще на одну особенность проволоки, как объекта измерения. Обычно при волочении проволока не только движется в продольном направлении, но и смещается в поперечном направлении (вибрирует), выходя из поля зрения прибора. Это может иметь нежелательные последствия особенно, если пирометр служит датчиком системы регулирования, следовательно, прибор должен еще и «следить» за проволокой. Для этого конструируют приборы с «плавающим» полем зрения, используя, как правило, колеблющуюся полевую диафрагму, причем амплитуда ее перемещения соответствует допуску на размах колебаний проволоки.

Интересно отметить, что сходная проблема возникает при контроле температуры сварного шВа труб, так как объект по своим свойствам сходен с тем, что мы рассматриваем. В этом случае также необходимы пирометры с «плавающим» полем зрения, позволяющим следить за смещением объекта. На рис. 13.6 приведе-

на схема, иллюстрирующая применение пирометра, контролирующего температуру сварного щва, в качестве датчика системы автоматического регулирования сварочного генератора.

Рис. 13.6. Применение пирометра для контроля температуры сварного шва при автоматической сварке труб:

/ - фотоумножитель, 2 - датчик пирометра, 3 -обжимающие валки, 4 - электронный блок; 5 - индукционная катушка; 6 - ВЧ-геиератор, 7 - объектив

§ 13.4. Измерение температуры пламен

При исследовании процессов горения, для поддержания их оптимальных условий необходимо измерение температуры пламени. Пламя представляет собой весьма сложный объект измерения вследствие сложности происходящих при горении физико-химических процессов и самой структуры пламени.

Пламена разделяются на два вида: светящиеся и несветящиеся. Первые часто называют еще сажистыми или коптящими вследствие частиц сажи, находящихся во взвешенном состоянии в факеле, вторые-прозрачными, вследствие отсутствия сажистых частиц. Свойства этих пламен различны, отличаются и методы измерения их температуры.

Светящиеся или сажистые пламена образуются при сгорании топлива, в состав которого входят углеводороды, при недостатке кислорода или при недостаточном перемешивании. Частицы углерода (сажи), содержащиеся во взвешенном состоянии в таком пламени имеют размеры долей микрометра (по одним данным 0,005-0,08 мкм, по другим 0,1-0,3 мкм). Из-за малого размера частицы обладают высоким коэффициентом конвективной теплоотдачи, вследствие чего температура частиц сажи с точностью до

.долей градуса равна температуре окружающего их газа. Находящиеся в пламени частицы сажи излучают, как твердые тела, т. е. обладают сплошным спектром излучения с довольно высоким коэффициентом излучения. Однако спектр излучения открытых сажистых пламен не носит «серого» характера, так как на •спектр излучения твердых частиц накладывается спектр рассеяния, что придает излучению такого пламени селективный характер.

Пламена, образующиеся при горении в закрытом объеме при большом давлении, как правило, имеют поглощение, независимое ют длины волны и близкое к единице. К таким пламенам применимы обычные пирометрические методы, т. е. для измерения их температуры могут применяться как энергетические пирометры, так и пирометры спектрального отношения. Практически, такая возможность встречается также в больших промышленных печах и котельных топках, работающих на тяжелых горючих, таких как мазут, пылевидное топливо и т. п. Для открытых технических пламен, поглощение которых зависит от длины волны, эти пирометры могут быть применены при условии одновременного определения коэффициента излучения пламени. Если не вводить поправку на коэффициент излучения, то методическая погрешность, т. е. разность между измеряемой условной и истинной температурами, может составить сотни градусов для монохроматических пирометров и десятки градусов для цветовых.

Один из наиболее распространенных методов измерения температуры пламен - метод лучеиспускания и поглощения, предложенный Г. Рибо, который также называют методом выравнивания яркости. Это компенсационный метод, использующий вспомогательный источник излучения. Суть метода заключается в том, что пламя просвечивается этим источником, например, ленточной лампой, меняя накал которой добиваются, чтобы ее яркость, видимая сквозь пламя, была равна яркости вне пламени. Можно показать, что при этом яркостная температура лампы Гял равна истинной температуре пламени Гп.

Условие вышеупомянутого равенства можно записать следующим образом: Li = L2-fii(l - а), где Li - яркость ленточной лампы вне пламени; L2-яркость пламени; а - коэффициент поглощения пламени. Отсюда aLiL или, учитывая справедливость закона Кирхгофа, (а = 8), eLi = L2.

Выразим яркость пламени через яркость черного тела и коэффициент излучения пламени, т. е. Li. = eLt. Тогда предыдущее равенство можно записать как Li = Lt. Поскольку яркость можно выразить формулой Планка (Вина), в которой вместо истинной температуры Т будет яркостная температура Гя, то и*т =

= L Отсюда следует, что Гял = Гп, т. е. яркостная температура лампы равна истинной температуре пламени.

При измерении этим методом обычно с помощью линзы на пламя проецируют изображение ленты лампы, которое визируется