сквозь пламя монохроматическим пирометром. Меняя накал лампы, определяют зависимость яркостной температуры от тока лампы. Полученную кривую накладывают на градуировочную кривую той же лампы. Точка пересечения кривых дает истинную температуру пламени.

По схеме, представленной на рис. 13.7, можно одновременно визировать ленту лампы вне пламени и сквозь пламя, используя визуальный монохроматический пирометр. Изменяя накал лампы, уравнивают яркости обоих изображений; измеренная при этом яркостная температура равна температуре пламени. Очевидно возможны самые различные варианты конкретной реализации данного метода. Например, при использовании двух объективных монохроматических пирометров, один из которых визирует лен-

Рнс. 13.7 Измерение температуры пламени с одновременным визированием просвечивающего источника сквозь пламя и вне его

ту лампы сквозь пламя, а другой вне его, разность их выходных сигналов может управлять накалом лампы. Инструментальная погрешность метода зависит от точности фиксации момента равенства яркостей и связана с коэффициентом излучения пламени.

В 1947 г. И. И. Киренков предложил метод, в котором не тое-бовалось производить выравнивание яркостей. Температуру пламени (Тп) при этом рассчитывают по измеренным яркостным т( м-пературам ленты (Ti), пламени (Т) и ленты сквозь пламя (7з). Формула для расчета Тц имеет вид

где е - коэффициент излучения пламени; Cz - постоянная излучения; К - длина волны;

8 находят из соотношения L3 = Lz+Li{l - а), Li, L2. L3 - яркости, соответствующие температурам Ti, Тг, Тз, т. е. 8 = a=(Li-b +и-1з)1и.

Такой метод более удобен при измерении быстроменяющихся температур, а также в случае отсутствия необходимого вспомогательного источника излучения, позволяющего выравнивать яркости.

Иногда применяют упрощенную модификацию этого метода, заменяя просвечивающий источник зеркалом. В этом случае изо-

бражение пламени в зеркале служит источником сравнения. Метод прост, но точность его не велика.

Несветящиеся или прозрачные пламена образуются при полном сгорании топлива, твердые взвещенные частицы сажи в таком пламени отсутствуют. Спектр излучения таких пламен определяется спектром собственного излучения газов и имеет характер линий и полос в узких спектральных участках. В ультрафиолетовой и видимой области спектра он определяется излучением образующихся при горении неустойчивых радикалов СН, ОН, Hz, С2, а в ближней инфракрасной области - излучением основных продуктов сгорания СО2, О2, N2, Н2О. На рис. 13.8 изображен спектр ИК-излучения типичных молекул газообразных про-

Излучение черного тела.

НесгореВшее топливо

Рис. 13 8. Типичны!! спектр газообразных продуктов сгорания в прозрачных пламенах

дуктов сгорания и спектр излучения черного тела. Отсутствие сплощного спектра у прозрачных пламен требует и особых приемов при измерении их температуры. Для этой цели можно использовать собственное излучение продуктов сгорания, например, СО2 (линии 2,7 и 4,3 мкм), поскольку излучение таких пламен в ИК-области имеет тепловую природу, в отличие от УФ-области, где излучение может быть вызвано хемилюминесценцией, т. е. носить нетемпературный характер.

При этом для измерения температуры можно использовать монохроматические ИК-пирометры с весьма узким рабочим спектральным участком (не превыщающим щирины выбранной линии), но если не вводить поправку на коэффициент излучения е, то методическая погрешность будет недопустимо велика, так как е таких пламен, например, для Х = 2,7 мкм равен 0,05-0,3.

Таким образом, для определения температуры пламени необходимо вводить поправку на е пламени или применять метод выравнивания, используя те же линии. При этом линии СО2 будут наблюдаться в форме пиков на сплошном фоне. Инструменталь-

ная погрешность метода при точности уравнивания 1 % и е = 0,05 для >ь = 2,7 мкм составит 50 К при температуре пламени 2000 К И 20 К при 1000 К. Еще более удобен в данном случае метод Кирен-кова. На рис. 13.9 приведена блок-схема монохроматического ИК-пирометра, который применял Р. Турин для измерения температуры различных прозрачных пламен. Излучение от источника сравнения И с помощью плоского и сферического зеркал 3 и З-. направляется через пламя на систему зеркал Зз - З5, которая направляет луч в монохроматор 1, за которым расположен детектор 2 и усилитель 3. Особенность пирометра заключается в том, что он снабжен двумя модуляторами Mi и Мг. Mi - модулирует излучение от источника сравнения И, второй модулятор М поме-

Рис. 13.9. Блок-схема ИК-пирометра для измерения температуры прозрачных пламен:

/ - монохроматор; 2 - приемник излучения; 3 - усилитель; 4 - самопишущий прибор

щеп в фокусе зеркала З3 между зеркалами З4 и З5. Наличие двух модуляторов позволяет разделить сигналы, связанные с излучением пламени и сигналы от источников сравнения. При измерении яркости пламени Mi перекрывает поток от И, а М2 модулирует только собственный поток излучения пламени. В тот момент, когда работает Mi, на приемник 2 поступает модулированное излучение И, ослабленное пламенем, и постоянное немодулированное излучение пламени (Мг в этот момент не работает). При этом на выход усилителя 4 проходит только переменная составляющая сигнала, пропорциональная ослабленной пламенем яркости источника сравнения. Оба переменных сигнала могут либо быть записаны на самописце 4, а затем по этим данным рассчитана температура пламени (сигнал, пропорциональный яркости И без пламени фиксируется заранее), либо на выходе усилителя включается счетно-решающее устройство, определяющее отношение яркости пламени к его коэффициенту излучения. Это отношение равно яркости черного тела при температуре пламени, температура определяется предварительной градуировкой прибора. Если яркость пламени измеряется непосредственно, то коэффициент излучения находится из измерения ослабленной пламенем и неослабленной им яркостей источника сравнения И.