Оптических пирометров

Интегральный метод применяется для исследования сложных задач лучистого теплообмена, когда исходная система характеризуется сложной геометрической формой и имеет произвольное распределение температуры и оптических параметров вдоль поверхности системы.

Причиной отказов в работе приборов и систем управления могут быть различные физико-химические .процессы, протекающие в конструкционных материалах. Нередко это связано с атмосферной коррозией металлов (например, окисление контактов в слаботочных *цепях, разрушение токоведущих каналов в печатных и .интегральных модулях электронно-вычислительной тех-•ники, изменение оптических параметров металлических •светоотражающих поверхностей в оптических системах -или в системах передачи электромагнитных колебаний). 'Совершенно очевидно, что все эти вопросы влияют на экономические показатели, а следовательно и на эф-<фективность производства.

Применяемые в промышленности конечные выключатели делятся на два вида: контактные и бесконтактные. В контактных конечных выключателях управляющий сигнал возникает в результате замыкания контактов электрической цепи, в бесконтактных — в результате релейного (скачкообразного) изменения индуктивных емкостных или оптических параметров чувствительного элемента.

Все упомянутые выше метод!)! позволяют определять относительную скорость плосконараллелыгого перемещения объекта. Изменение расстояния 'Между объектом м глазной плоскостью объектива является помехой, приводящей к погрешности намерения составляющих скорости плоскопараллельного прямолинейного движения объекта. Оценим влияние этой помехи при различных реализациях метода фупкциона-лизапин оптических параметров объекта.

Для полного представления о процессах переноса излучения в системе помимо законов распространения электромагнитной энергии в среде необходимо знать явления, сопровождающие прохождение излучения через границу двух сред. Это позволяет сформулировать граничные условия исследуемого процесса радиационного теплообмена в излучающей системе. Под границей раздела понимается поверхность, на которой происходит скачкообразное изменение оптических параметров вещества п , av, pv, у (s', s) при переходе из одной среды в другую. Реально любая граница раздела не является гладкой математической поверхностью, а имеет ту или иную шероховатость (неровность), в зависимости от которой и производится классификация характера границы раздела. Если микрошероховатости поверхности много меньше длины волны падающего на нее излучения, то такая поверхность называется оптически гладкой. В другом случае, когда размер шероховатостей соизмерим или превышает длину волны, поверхность носит название оптически шероховатой. Естественно, что одна и та же граница раздела по отношению к излуче-

Взаимодействие электромагнитных волн с границей раздела определяется значениями оптических параметров обеих сред, геометрической формой и степенью шероховатости. Рассмотрим оптические явления на оптически гладкой и оптически шероховатой поверхностях.

Отмеченные положительные особенности системы уравнений (8-2) позволяют использовать ее для построения более общего и точного зонального метода расчета радиационного теплообмена, учитывающего селективность излучения, анизотропию объемного и поверхностного рассеяния, неравномерность обобщенных плотностей излучения и оптических параметров по зонам и дающего возможность более правильно определить оптические свойства объемных зон. Естественно, что расчетные трудности при использовании этого метода будут большими, однако точность его результатов существенно возрастет. Следует отметить также, что структура системы уравнений (8-2) позволяет провести общий анализ точности зонального метода.

Кроме Е°т,з и ?°рез,з система уравнений (8-2) содержит также средние по зонам значения оптических параметров e*t и т*г, обобщенные средние коэффициенты об-

Как уже упоминалось, теоретической основой светового моделирования является идентичность уравнений радиационного обмена во всем диапазоне частот электромагнитного излучения. Анализ уравнений и условий подобия радиационного теплообмена изложен в гл. 9. Результаты этого анализа в полной мере применимы и для светового моделирования теплообмена излучением. Однако тот факт, что для светового моделирования используется не весь возможный диапазон частот от v== = 0 до оо, а весьма ограниченный участок видимого спектра, заставляет отказаться от выполнения подобия распределения спектральных характеристик по частоте. Иными словами, световое моделирование строго справедливо для спектрального и серого излучения и его использование для селективных излучающих систем сопряжено с необходимостью дополнительных расчетов осредненных по частоте оптических параметров и последующего анализа возникающих при этом погрешностей. Эти обстоятельства следует иметь в виду при использовании методов светового моделирования.

Из перечисленных условий наиболее просто выполнить геометрическое подобие и равенство критериев Бугера и значительно сложнее добиться точного равенства оптических параметров среды и поверхности для модели и образца. Что касается четвертого условия, то в явном виде можно задать лишь распределение поверхностной плотности собственного излучения на граничной поверхности, аналогом которой на световой модели будет светимость соответствующей стенки. Задание других видов плотностей излучения сопряжено с отмеченными выше затруднениями. Аналогом ловерхностной плотности падающего излучения в исследуемой системе является локальная освещенность соответствующего места поверхности световой модели, которая измеряется с помощью тех или иных фотометрических средств.

Формула (11-6) является основой для определения Т°(М, Р) посредством светового моделирования. С этой целью необходимо изготовить элементы обобщенной поверхности AF°M и AF°P достаточно малых размеров и помещать их в соответствующих точках М и Р световой модели. Элемент AF°P изготавливается в качестве источника, а элемент AF0M — в качестве измерителя световой энергии (или приемника). Сама световая модель при этом делается подобной натуре в отношении геометрической формы и оптических параметров среды и гранич-320

Установка УПО-5 для поверки оптических пирометров 600—1500

Условия циклического нагружения и нагрева материала в различных элементах конструкций могут быть воспроизведены в лабораторных испытаниях при использовании установок с термомеханическим нагружением, оснащенных системами программного изменения температуры и нагрузки. Измерения размахов механической деформации, реализуемой в образцах при их циклическом нагреве, целесообразно выполнять либо при помощи оптических устройств, либо посредством поперечных деформо-метров с тюследующим расчетным определением продольной деформации. Измерения температуры образца удобнее производить при помощи оптических пирометров, современные конструкции «оторых обеспечивают точность 0,6—0,8% от измеряемой величины температуры.

Распределение температур в топочном пространстве может быть изучено с помощью оптических пирометров или термопар, вводимых через лючки.

В пламенных печах для определения интенсивности работы их отдельных участков (по длине ванны плавильных печей или длине методической нагревательной печи) необходимо знать поле температур, распределение тепловых потоков и поле давлений. Поле температур определяется построением изотерм на эскизе объема печи после измерения температур при помощи оптических пирометров при включенном и выключенном на короткий срок дутье (пламени). Последнее позволяет найти температуру кладки печи.

Рис. 2-97. Схемы оптических пирометров.

Поправки к показаниям оптических пирометров при измерениях температур через стекло вводятся согласно данным табл. 2-18.

излучения для оптических пирометров. Длина

5. Метод измерения температур факела при помощи оптических пирометров относится к группе сравнительных измерений. Этими измерениями измеряют температуру не ядра факела и газов, уходящих из топки (из-за непрозрачности факела), а ближайшего к телескопу прибора слоя факела.

УФСЗ 320 — 390 оптических пирометров

/ — ремонтная мастерская; // — пирометрическая лаборатория; /// — X — металлографическая лаборатория
Определение величины локальной тепловой нагрузки в топках котлоагрегатов. сопряжено со значительными трудностями. Поэтому долгое время при интерпретации результатов промышленных исследований распределение тепловой нагрузки характеризовалось лишь качественно по таким косвенным показателям, как температура факела, определяемая также косвенным путем с помощью оптических пирометров.