Реферат: Разработка электронного устройства для бесконтактного измерения температуры плазмы.

. (1.18)

При узком спектральном интервале, обеспечивающем достаточную степень монохроматичности в пределах приближения Вина, имеем:

. (1.19)

Метод пирометрии по отношению потоков суммарной радиации

На изменении распределения плотности лучистой энергии по спектру в зависимости от температуры основан предложенный метод пирометрии излучения по отношению потоков суммарной радиации.

Метод основан на измерении отношения F(Т) суммарных потоков исследуемого излучения, прошедших через две системы с различными частотными (спектральными) характеристиками ξ ₁ (λ) и ξ ₂ (λ), соответственно

. (1.20)

Подбором и указанное отношение может быть сделано простой функцией температуры.

Если и одночлены вида , где А = const, а N – любое целое число, то для получения линейной температурной зависимости следует выбирать и такими, чтобы .

В общем случае отношение потоков суммарной радиации

. (1.21)

зависит от степени температуры m, где m = p·q, причем p и q – целые числа. Если же в качестве одного из потоков использовать поток полного излучения, то выражение (1.20) можно записать так:

. (1.22)

Нетрудно заметить, что суммарный поток лучистой энергии, в котором каждая компонента спектра уменьшена в λ^m раз, зависит от температуры сильнее, чем поток полной радиации.

В основе цветовой пирометрии лежит известный закон изменения спектрального состава излучения тела в зависимости от изменения температуры.

Если физическое тело является серым излучателем, то есть таким, у которого коэффициент лучеиспускательной способности для всех длин волн одинаков, то цветовая температура его будет равна истинной температуре тела.

Так как практически излучение большого количества веществ в раскаленном состоянии близко к серому, то отличие от температуры, обусловленное неполнотой излучения, при измерении цветовым пирометром мало.

Существует несколько методов измерения цветовой температуры. Метод относительных интенсивностей спектральных интервалов для автоматического непрерывного контроля температуры производственных процессов является наиболее простым и перспективным.

Заключается он в выделении двух спектральных яркостей соответствующими светофильтрами, например, в красной и желтой частях спектра, и определении их отношения.

Цветовой пирометр имеет следующие преимущества перед яркостным:

– показания приборов в меньшей степени зависят от состояния поверхности тела, так как отношения спектральных характеристик значительно меньше зависят от состояния поверхности источника излучения, чем их абсолютные значения;

– поглощение окружающей средой значительно снижается, так как воздух, газы и пары не обладают резко выраженным избирательным поглощением в видимой области спектра и одинаково ослабляют монохроматическую энергию излучения обеих длин волн (это меньше относится к инфракрасным цветовым пирометрам, так как в спектральном интервале 0,9 – 1,8 мкм находятся интенсивные полосы поглощения водяного пара и углекислоты).

Разработанные в последнее время цветовые пирометры (ЦЭП-3 м, ЦЭПИР-010 и др.) в качестве чувствительного элемента имеют один фотоэлемент (фотодиод), а излучение поступает на него после прохождения через светофильтры. Использование одного чувствительного элемента значительно снижает погрешности приборов, так как нестабильность характеристик чувствительных элементов весьма высока. /6/

Измерения температуры по относительной интенсивности спектральных линий .

Интенсивность спектральной линии в случае термодинамического равновесия определяется выражением, являющимся следствием распределения Максвелла—Больцмана для числа молекул, обладающих энергией возбуждения Е_i :

, (1.23)

где Е_i , и Е_k — энергии начального и конечного уровня возбуждения атомов (при переходе электрона с уровня i на уровень k происходит излучение);

g_i и g_k — статистические веса этих уровней;

A_i — вероятность данного перехода;