Oft 0,5 0,6 0,7 Л, МКМ

Рис. 13.9. Спектральная чувствительность человеческого глаза

.между силой тока, проходящего через лампу, п ее яркостной температурой, позволяет отсчитывать измеряемую температуру по показаниям прибора.

На схеме показаны две диафрагмы, которые ограничивают входной и выходной углы пирометра. Только при оптимальных значениях чтих углов, зависящих от диаметра нити, ее формы и сечения, удается нзбежа1ь дифракции и получить хорошее нсчезновение нити. С этой же целью обращснн;1Я к глазу наблюдателя поверхность нити выполняется плоской.

Красный светофильтр выделяет узкий спектральный участок, в котором проводится сравненне яркостей. Ширина пропускания около 0,1 мкм. Она ограничена (рис. 13.9), с одной стороны, кривой спектральной чувствнгс.!;-иости глаза V, а с другой - кривой пропускания красного светофильтра 1). Для расчета шкал квазимонохроматнческнх пирометров в форму.!у

Вина подставляют эффективную длину волны, которая находится в дна-

пазоне0,6...0,7 мкм н УТОЧНИЛА фф$$9$у$К*УоХйЖ ется спецпальнымн измерениями, сдвигается в сторону коротких волн при повышении измеряемой температуры. Эти изменения невелики, но могут служить источником дополнительной погрешности измерения.

Для сохранения стабильности калибровки нить пирометрической лампы нагревают только до яркостной температуры, равной 1500 °С. При измерениях более высоких температур яркость объекта ослабляют поглощающим стеклом (см. рис. 13.8), которое устанавливают между объектом и лампой. При это.м неослабленная яркость нити лампы сравнивается с ослабленной яркостью объекта:

Чг. =кг,. (13.24)

где l.j. - яркость нити пирометрической лампы, Lyj - яркость объекта, т - коэффициент пропускания поглощаюшего стекла, и - яркост-ные температуры нити соответственно лампы и объекта.

Коррекция на поглощающее стекло определяется из закона Вина с

учетом (13.24) : -=--= -~ 1п - = А, где А - пирометрическое

У1 12 Cj т

ослабление поглощающего стекла в комбинации с красным светофильтром. Например, при т = 0,03 (яркость объекта ослабляется примерно в 33 раза) Tl = 1400 °С, Т < 2000 °С. При этом Л = 214.

В квазимонохроматических пирометрах используют лампы с вольфрамовой нитью, обладающей значительным температурным коэффициентом сопротивления. Таким образом, сила тока через ламиу, напряжение на ее зажимах либо электрическое сопротивление нити лампы могут служить мерой ее яркостной температуры. В воответствии с этим в квазимонохроматических пирометрах в качестве показывающего прибора используют амперметр, включенный последовательно с лампой; вольтметр, измеряющий падение напряжения на зажимах лампы; логометр или мост, показания которых зависят от сопротивления лампы. В лабораторных и образцовых пирометрах силу тека в лампе обычно измеряют компенсационным методом. На нижнем пределе измерения сила тока в пирометрической лампе равна примерно половине величины, соответствующей верхнему пределу измерения (1400 °С). В связи с этим в пирометрах применяют амперметры с подавленным нулем или дифференциальные амперметры. Аналогичный принцип осуществляется прн использовании вольтметров: неиспользован-

ной остается первая треть шкалы. При.менснне логометра пли уравновешенного моста позволяет использовать всю шкалу показывающего прибора. Точность отсчета и измерения значительно повышается при использовании уравновешенного моста.

В схеме визуального квазимонохроматического пирометра (см. рис. 13.8) накал нити пирометрической лампы изменяют в процессе измерения, поэтому он называется пирометром переменного накала. Существуют конс1р\кции, в которых накал лампы при измерении поддерживается постоянным, а варьируется видимая яркость объекта поглощающим кли ном, расположенным между лампой и объектом (рис. 13.10). Поглощающий

Рис. 13.10. Оптическая схема квазимонохроматического пирометра поглощающим клином и лампой постоянного накала нити:

/ - стекло; 2 - поглощающий клин; 3 - пирометрическая лампа

кл:чи имеет плавно изменяющийся в зависимости от положения клина коэффициент пропускания. При измерении клин, выполняемый, как правило, в форме кольца, поворачивают вокруг оси. Мерой яркостной температуры является угол поворота клина. С клином связана шкала, проградуирован-ная в градусах яркостной температуры объекта. Так же, как в пирометрах с лампой переменного накала, пределы измерения ступенчато расширяют с помощью дополнительных стекол. Пирометры с поглощающим клином и лампой постоянного накала характеризуются меньшей точностью измерения, чем пирометры с лампой переменного накала.

Пирометр ОППИР-017 представляет собой усовершенствованную модификацию пирометра ОППИР-09, отличающуюся более удачной конструкцией дифференциального амперметра, что заметно увеличило эффективную длину шкалы. В конструктивном отношении и эксплуатации эти приборы аналогичны.

Квазимонохроматические визуальные нироиетры .ОППИР-017 с исчезающей нитью переменного накала и со встроенными показывающими приборами предназначены для измерений температур в широком диапазоне (8ОО...6000 °С). Существуют три модикации пирометров, отличающиеся одна от другой диапазоном измерения. Каждая модификация имеет две шкалы с различными диапазонами измерения. В табл. 13.8 приведены диапазоны измеряемых яркостных температур и допустимые пределы основной погрешности измерения температуры.

Электрическая схема пирометра ОППИР-017 показана на рис. 13.11. Основные элементы и узлы пирометра следующие: оптическая система.

состоящая из объектива, окуляра, двух диафрагм, красного светофильтра и поглощающего пурпурного стекла - одного илн двух в зависимости от диапазонов измерения; пирометрическая лампа с дугообразной нитью, включенная в электрическую схему последовательно с регулировочным реостатом. В комплект пирометра входят два соединенных послед(,ватель-

но аккумулятора НКН-10 с

Таблица 13.8. Характеристики - ~---

пирометра ОППИР-017

общим напряжением 2,..2.6 В. Аккумуляторы помещаются в сумке, снабженной ремнем для ношения через плечо.

При наводке пирометра изображение излучателя совмещают с плоскостью нити пирометрической лампы, перемещая тубус с линзой но трубе объектива в предела 28 мм. Рабочее расстояние от пирометра до излучателя - от 0,7 м до оптической бесконечности. Окулярная система смонтирована в вы-движном тубусе, в котором также установлены выходная диафрагма и красный светофильтр в поворотной обойме. С помощью обоймы красный светофильтр можно выводить из поля зрения при наводке пирометра и вводить при измерении. Пределы перемещения тубуса окуляра обеспечивают четкую наводку иа резкость для глаз с диоптрической компенсацией в пределах -4...--6 дптр.

В пирометрах с диапазоном измерения 800...1400°С и 1200..,2000°С имеется одно поглощающее стекло, которое при измерении по шкале верхнего предела вводят в поле зрения поворотом рукоятки на 90°, В остальных модификациях с более высокими пределами измерения - два поглощающих стекла, одно из которых с большим коэффициентом пропускания вводят в поле зрения при измерениях по шкале нижнего предела, а другое - при измерениях по шкале верхнего предела. На каждой шкале и иа рукоятке для поворота обоймы с поглощающими стеклами нанесены цветные точки, позволяющие определить, какое из стекол введено в поле зрения, В конструкции пирометра предусмотрена возможность вывода из поля зрения обоих поглощающих стекол, что требуется при его поверке. Этой же цели служат специальные зажимы, посредством которых пирометрическую лампу можно включить во внешнюю цепь для более точных измерений во Ьремя поверок и градуировки. При этом показывающий прибор пирометра и регулировочный реостат отключены.

Пирометрические лампы, используемые в пирометрах ОППИР-017, так же, как в других типах квазимонохроматических пирометров, не взаИ мозамеияемы. Каждый пирометр ОППИР-017 имеет иидивидуальиу статическую характеристику. Прн замене лампы требуется новая калибро!

Рис, 13.11. Принципиальная электрическая схема пирометра ОППИР-017:

г,. Г; - сопротивления рамок; L - иить пирометрической лампы; R - сопротивление реолорда; - сопротивление шунта; 1,2 - зажимы для подключения лампы во внешнюю цепь; 5 4 - зажимы для подключения аккумулятора

ка прибора. Сила тока в лампе регулируется кольцевым реостатом, смонтированным в крышке корпуса. При повороте кольца, на котором укреплен движок реостата, против часовой стрелки до упора, источник тока отключается, а рамки показывающего прибора замыкаются накоротко. При повороте кольца с движком по часовой стрелке сопротивление )еосгата плавно выводится, вызывая увеличение силы тока в лампе. 3 пирометре ОППИР-09 показывающим прибором служит вольтметр, измеряющий напряжение на зажимах лампы.

Порядок работыспирометромОППИР-017следующий: при выведенном красном светофильтре и небольшом накале лампы регулируют положение тубуса окуляра до получения отчетливой видимости нити, затем направляют пирометр на объект измерения и регулированием объектива добиваются резкости изображения объекта в плоскости нити лампы; после этого вводят красный светофильтр и регулировкой тока реостатом уравнивают яркость нити лампы с видимой яркостью объекта и отсчитывают показания по прибору. Если в пределе яркость нити называется недостаточной, то вводят поглощающее стекло и после уравнивания яркостей показания отсчитывают по шкале верхнего диапазона.

Пирометр Пром1нь имеет трех-ступенча1ый диапазон измерения 800... ...5000 °С. Он снабжен встроенным источником питания в виде батареи герметичных аккумуляторов и устройством зарядки. Его масса, включая источник питания и зарядное устройство, не превышает 2 кг. Внешний вид пирометра Пром1нь показан на рис. 13. 2. Пределы основной допускаемой погрешности и среднего квадратичного случайной составляющей основной погрешности измерения температуры пирометром указаны в табл. 13.9.

В пирометре (HpoMinb* применена экономичная схема преобразования напряжения, снимаемого с реохорда фотометрирования, в ток пирометрической лампы. Реохорд фотометрирования непосредственно связан со шкалами, отградуированными в градусах Цельсия. Полный заряд встроенной батареи аккумуляторов обеспечивает непрерывную работу пирометра в течение 6 ч при максимальном накале пирометрической лампы. Перемещение окуляра вдоль оптической оси телескопа обеспечивает четкую видимость нити пирометрической лампы для глаза с диоптрической.компенсацией зрения в пределах ± 5 дптр. Оптическая схема пирометра, показанная на рис. 13,13, обеспечивает резкую видимость пирометров, удаленных от переднего среза объективной трубы на расстояние от 0,7 м до оптической бесконечности.

Структурная схема пирометра приведена на рис. 13.14, С помощью полупроводникового преобразователя напряжения источник опорного напряжения вырабатывает стабильное напряжение, которое через делители напряжения на резисторах подается на вход преобразователя напряжение ток и компаратор. Преобразователь напряжение - ток выполнен

Рис, 13.12. Внешний вид пирометра Промшь

па операпиоппом усилителе ОУ нагрузкой которого служит регулирующий элеменг. Последний включен последовательно с ниромегрической лампой и резистором обратной связи. Напряжение с реохорда фотометрирова-ния поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя ОУ который изменяет сопротивление регулирующего элемента так, чтобы напряжение на инвертирующем входе равнялось входному. Таким образом, каждому положению движка реохорда фотометрирования соответствует

строго определенный ток ниромет-

Таблица 13.9. Характеристики пирометра Пром1нь

рической лампы.

Для аккумуляторной батареи не допустим разряд ниже определенного уровня. Поэтому в схему пирометра введен сигнализатор разряда батереи питания, который представляет собой компаратор напряжения на операционном усилителе ОУ2, управляющем проводимостью ключа. Компаратор уравнивает стабильное напряжение 5 В, поступающее с источника опорного напряжения, и напряжение питания пирометра. При разряде батареи питания ниже 5 В на выходе компаратора появляется напряжение, открывающее транзисторный ключ, н на лицевой панели пирометра загорается светоизлучающий диод. Для дальнейшей работы с прибором необходимо заменить аккумуляторную батарею. Работа с прибором при светящемся светодиоде недопустима.

Микропирометры ОМП-054 и ВИМП-015М (табл. 13.10, рис. 13.15) предназначены для измерения яркостной температуры объектов малых

Рис. 13.13. Оптическая схема пирометра Промшь:

/ - линза объектива; 2 - диафрагма; 3 - поглощающее стекло; 4 - пирометрические лампочки; 5 - окуляр; 6 - красный светофильтр; 7 -, диафрагма

размеров. Это настольные приборы, приспособленные для работы в лабораториях, на испытательных стендах и в чистых цехах. Их оптическая система обеспечивает 20-j{paTHoe увеличение получаемого в плоскости нити лампы изображения объекта. Микропирометры имеют встроенные электроизмерительные приборы. Они также могут работать в комплекте с приборами повышенной точности выносными.

При измерении температуры в диапазоне 400...850°С микропирометр ВИМП-015М работает в комплекте с электронно-оптическим преобразо-

Рис 13.14. Структурная схема пирометра Пром1нь :

Б источник питания- В - выключатель питания: ППН - полупроводниковый

цвонныТсвлнтьГр - регулируй К о- транзисторный;

,2!!ев1гов ЩВй анохл пирометрическая лампа

Таблица 13.10. Характеристики микропирометров ОМП-054 и ВИМП-015М