Түсті пирометрлер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МАЗМҰНЫ

 

КІРІСПЕ........................................................................................................................3

1 Түсті пирометрлер....................................................................................................4

2 Түсті фотоэлектрлік  пирометрдің сұлбасы............................................................4

3 Монохроматикалық сәулелену интенсивтігін өлшеу...........................................6

ҚОРЫТЫНДЫ.............................................................................................................7

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР........................................................................8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

Дәлдікті, температураны  өлшеудің нәтижесін  оқу қолайлығы  одан әрі көтеру қажеттігі пирометрлік  аспаптарды қолдануға әкелді.

Абсолют нөл температурадан асатын барлық физикалық дене өзінен жылулық сәуле шығарады. Дененің жылулық сәуле шығару арқылы оның температурасын өлшейтін құрал пирометр немесе сәуле шығару пирометрі деп аталады.

Дененің температураның төмендеуі  жылулық сәуле шығару интенсивтігін  баяулатады.  Осы температураны  өлшеу үшін пирометрлер қолданылады. Пирометрлер 300 -ден 6000-ге дейін өлшей алады. 3000 жоғары температураларды өлшеуде таптырмайтын құрал пирометрлер болып табылады, себебі датчик аспабымен өлшеу объектісінің бірге болуы қажет емес. Пирометрлердің теория жүзінде температураның  жоғарғы  шекте өлшеуі  шектелмейді.

Пирометрлер оптикалық, фотоэлектрлік, радиациялық және түсті пирометрлер болып бөлінеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Түсті пирометрлер 

 

Спектральді байланыс пирометрі  немесе түсті пирометр – екі толқын ұзындығына сәйкес келетін, спектральді энергетикалық жарықтылығын өлшеу арқылы түсті температураны анықтауға арналған аспап.

Түсті пирометрдің бір - екі каналды бірнеше модификациясы бар. Екі каналды пирометрде өлшеуіш сигналдар сәуле шығаруының толқын ұзындығы бір уақытта екі тәуелсіз каналмен беріледі, берілген сигналдың қатынас шамасынан объектінің түсті температурасы анықталады.

Бір каналды өлшеу схемасы бар пирометрде екі әр түрлі монохрометрлі ағын оптикалық жалғауыш арқылы ретпен бір фотоэлектрлік қабылдағышқа беріледі.

Негізінен екі каналды  пирометр зертханалық практикаларда үлкен жылдамдықтағы температураларды өлшеуде қолданылады.

Жұмыс тұрақтылығына байланысты бір каналды пирометрлер қолданыста үлкен орын алады, себебі бұл пирометрлерде бір уақытта сұлба сипаттамасының өзгерісіне (фотоқабылдағыштың сезімталдығының өзгерісі, кернеу көзі және т.б.) сәйкес келетін толқын ұзындығында екі сигнал өзгеріске ұшырайды, сондықтан пирометрдің көрсеткіші өзгермейді.

 

2 Түсті фотоэлектрлік  пирометрдің сұлбасы

 

Электронды есептеу сұлбаларында қолданылған бір каналды түсті  пирометрлердің кең таралған сұлбаларының бірін қарастырайық (1-сурет). Аспап блок түрінде құрастырылған: телескоп Т және сигнал түрлендіргіші БП.

 

 

 

1-сурет. Түсті фотоэлектрлік пирометрдің сұлбасы

 

(1) объектіден оптикалық жүйе (2) арқылы сәуле шығып, обтюратормен (3) фотоэлементке (4) түседі. Обтюратордың диск тәрізді екі тесігі болады: біріншісінде қызыл түстіфильтр, ал екіншісінде көк түстіфильтр орналасқан. Обтюратордың синхронды қозғалтқышпен (13) айналу кезінде фотоэлементке кезек - кезек қызыл және көк спектрлі жарық түседі. Импульс кернеуі түрінде келетін, трапеция формалы, күшейіткіште күшейтілген (5) фототоктың импульсі, дифференциалды тізбектің (6) және пик-детектор (7) көмегімен және   қысқа импульстерге түрленеді. Құрамында RС тізбегі болатын бұл импульстар логарифмделетін буынға (8) беріледі. Кернеу импульсімен қуатталған конденсатор, кедергіде қуатталып бікітеді және кернеудің өзгерісінде тұрақты уақытпен Т=RC, экспоненциалды заң бойынша жүреді:

 

                                                     =   және =.                  (1)

 

Бұл өрнектерді мына түрде  көруге болады:

 

                                   =Tln(⁄ ) және =Tln(⁄ ).                                        (2)

 

Кейін импульстің пайда болу моментінен кернеудің U деңгей шектеуішіне дейін  төмендеу аралығында тұрақты деңгей сигналын өткізетін амплитудалық шектеуші кернеуі анықталды (9). Сондықтан шығысында шектеуші тікбұрышты импульс түзеді, олардың ұзақтылығы және логарифмге пропорционал және , яғни

 

                            =T ln() және = T ln(),                                 (3)

 

мұндағы және – сәйкес қызыл және көк спектрлі жарықтылыққа пропорционал кернеу. Шектеушінің шығысында қызыл және көк жарық ағынына сәйкес келетін тікбұрышты импульстер, обтюратордың диск білігінде орнатылған синхронды ауыстырып - қосқыш арқылы (12) қарсы фазадағы фильтрге беріледі. Фильтрдің шығысында тікбұрышты импульстердің ұзақтылық айырмашылығымен анықталатын тұрақты ток құраушысы автоматты потенциометрмен өлшенеді (11):

 

                                                       =.                                                           (4)

 

Мұндағы - шектеушінің шығысындағы токтың амплитудасы; - обтютатордың айналу периоды.

(4) формулаға (3) формуладағы және қойып, мына формуланы аламыз:

 

                                   = ln   немесе   =A ln .                                        (5)

 

Мұндағы А - тұрақты коэффициент.

Олай болса, түсті пирометрдің  көрсеткіші спектрлі жарықтылықтың  логарифмдік қатынасы  және объектінің түсті температурасымен байланысты.

Өндірісте  «Веселка -1 - 3» өлшеу диапазоны 1400 - 2800 , «Спектропир - 4» диапазоны 1200 - 1700, «Спектропир - 6» диапазоны 900 - 2200 болатын түсті пирометрлерді шығарады. Ол бес - алты  кіші диапазондарға 250 - 300 бөлінеді, оның әрқайқысы өзінің обтюраторы арнайы комплектілі түсті және жұтатын түстіфильтрлары болады. Жарықфильтрінің дисктерін ауыстыру арқылы бір диапазоннан екінші диапазонға көшеді. Пирометрдің дәлдік классы 1-ге тең. Пайдалану кезінде фотоэлементтің спектрлік сезімталдығының өзгеруі оның ескіруіне байланысты аспаптың өлшемдеуі өзгереді, сондықтан шамамен 30 күн сайын түзету қажет. Сондықтан өлшеу қателігі кезінде қосымша өлшем қателіктері арқылы  үлгілі және бақылау шамдарымен градуирлеп, тексеріледі.

 

3 Монохроматикалық  сәулелену интенсивтігін өлшеу

 

Монохроматикалық сәулелену  интенсивтігінің қатынасын  және екі толқын ұзындығында түсті пирометрлер көмегімен өлшеуге болады.

Бұл өлшеу әдісі температураны  жоғарылатқан кезде спектрдағы таралу максимумы Винн заңдылығы бойынша  аса қысқа толқындар жағына ығысады. Шағылысатын энергия максимумына  сәйкес   толқын ұзындығының температурадан тәуелділігі Виннің ығысу заңымен анықталады. және толқындарының ұзындығы әдетте спектрдің қызыл және көк немесе қызыл және жасыл аудандарында таңдап алынады.

Осындай түрде өлшенген температура    түсті температура деп аталады. Ол Виннің теңдеуімен оңай табылатын қатынастағы нағыз Т температурасымен байланысқан:

 

                                                 ,                                                      (6)

 

мұндағы  , - толқын ұзындықтары үшін дененің монохроматикалық қара дақ дәрежесі.

Келтірілген өрнектен монохроматикалық қара дақ дәрежесі толқын ұзындығына тәуелді емес нақты денелер үшін мен Т температуралары сәйкес келеді.

 

 

 

 

 

ҚОРЫТЫНДЫ

 

Пирометр аспаптарының  дамуы метрологиялық сипаттамаларды жақсартуға, функционалды мүмкіндіктерді кеңейтуге, сенімділігін арттыруға, арзандатуға бағытталған.

Бұл мақсаттарға үлкен  температурадағы пирометрлерді  қолдану арқылы қол жеткізуге  болады. Атап айтқанда, пирометрлер  кең қолдануы тиіс.

Спектрлі байланыс пирометрінің  бірканалды инфрақызыл термометрлерге немесе басқа  пирометрлерге қарағанда 7 артықшылығы бар:

1) Түсті пирометрлерде  өлшенетін объектінің сәуле шығару  қателігінің кем болуы;

2) Түсті пирометрлер бірканалды  аспаптарға қарағанда бірдей  көрсеткіштегі объектілерді кіші  өлшеммен  де анықтай алады;

3)Түсті пирометрлер өлшенетін  аспаптың өлшеу дәлдігіне аса  мән бермейді;

4) Өлшеу процесі толық  автоматтандырылған жағдайда жоғары  өлшеу дәлдігіне қол жеткізу  мүмкіндігі;

5) Түсті пирометрдің көрсеткіштері  пирометр және өлшенетін объектіге  тәуелді емес;

6) Түсті пирометрлердің  көрсеткіші өлшенетін объектінің  ауданына тәуелді емес;

7) Көрсетулерін алу объективтігі  және ыңғайлылығы.

 Пирометрлердің кемшіліктері – әжептәуір күрделілігі, қымбаттығы. Пирометрлар – температураларды өлшеулерді жоғары дәлдікпен, өлшеу процесінің толық автоматтандырылған жағдайында жасау үшін қолданылады. Сондықтан, әртүрлі температурадағы шамаларды өлшеу үшін  лабораториялық және сондай-ақ, өндірістік жағдайларда қолданылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

 

1. Раннев Г. Г., Тарасенко А. П.  Методы и средства измерений. Учебник для вузов. 2-е изд. - М.: АСАДЕМА, 2004.

2. Фарзане Н. Г., Илясов Л. В., Азим-заде А. Ю. Технологические измерения и приборы. Учебник для вузов. - М.:Высш.шк., 1989.

3. Кишнев В. В., Иванов В. А., Тохтабаев Г. М., Афанасьев А. А. Технические средства автоматики. Учебное пособие для вузов. – М.:Металлургия, 1981.