Оптической плотностью

7. Методы и средства оптической пирометрии. Под ред. А. И. Гордова. М.: Наука, 1983. 150 с.

На уравнениях спектральной интенсивности излучения черного тела и реальных тел основаны методы оптической пирометрии.

Ниже рассматриваются элементы теории оптической пирометрии, основанной на измерении яркости только в видимой части спектра излучения (Л = 0,4-нО,8 мк). В этом диапазоне длин волн при температурах излучателей, обычно встречающихся в печах, (<3000°К) для определения спектральных характеристик интенсивности излучения может быть использована формула Вина (3-3). Спектральная яркость излучения черного тела при температуре Т на основе этой формулы представляется в следующем виде:

3-4. Элементы теории оптической пирометрии ... 42 Глава четвертая. Поглощение лучистой энергии твердыми телами............ 46

Диаграмма состояния Hf—Ir (рис. 468) построена на данных оптической пирометрии, дифференциального термического-микроструктурного и рентгенофазового анализов [1, 2].

Сплавы Hf—Та кристаллизуются с образованием непрерывного ряда твердых растворов. Кривые ликвидуса и солидуса построены с помощью оптической пирометрии. Они проходят через пологий минимум при температуре 2130 "С и концентрации 20,0 % (ат.) Та 1'1\. Та снижает температуру полиморфного превращения Hf [ 1 —ч; j Монотектоидная реакция протекает при 1083 °С и 40 ± 10 % (аг.) Та [1, 2]. В работе [3] указывается температура 1020 °С и концентрация -17 % (ат.) Та. Вершина купола расслоения твердого растю-ра на основе (0Hf, Та) находится при 1140 °С ['!] (или при 1670 Г и 35-40 % (ат.) Та [3]). Двухфазная область (pHf) + (Та) при моно-тектоидной температуре расположена при концентрациях 40—81,1 % (ат.) Та [2] или 17,5—91,2 % (ат.) Та [3]. Максимальная растворимость Та в («НО при температуре 1083 °С составляет -6,7 % (at i [2]. Литература

Диаграмма состояния Ru-Ti исследована методами дифференциального термического, микроструктурного и рентгеновского анализов, измерения температур солидуса с помощью оптической пирометрии [X, Э, 111, 1-4]. Диаграмма состояния Ru-Ti (рис. 536) построена на основании анализа ранее проведенных экспериментальных работ [1-3]

для паров металла, трубки из этого материала могут применяться до 1900°. Они должны быть совершенно прямыми и не разрушаться под воздействием расплавленного металла. Современное производство прямых непроницаемых трубок из окиси тория расширит существующий интервал* оптической пирометрии.

Измерение высоких температур газовым термометром и внесение поправок по фиксированным точкам на шкале идеального газа становятся очень затруднительными. Выше 1063° Международная температурная шкала определена по формуле излучения Планка (глава 8); постоянная С2 в формуле имеет значение 1,438 см-град. Метод, с помощью которого получена температурная шкала в этой области, будет описан ниже, после рассмотрения законов излучения и их применения в оптической пирометрии. Однако IB большинстве опубликованных рабог дается температура по Международной шкале 1927 г. В ней температуры выше 1063° определены по формуле излучения Вина (удовлетворительное приближение к формуле Планка установлено экспериментально в широком интервале температур); однако в этом случае постоянная С% имеет значение 1,432 см- град. Значение С2 было выбрано для воспроизведения газовой шкалы с возможно большей точностью; последние работы показали значительную ошибку ее определения, и в 1941 г. Бирж [49] установил наиболее вероятное значение 1,43848 см-град. Бирден и Вате [50] указали наиболее вероятное значение 1,43870 см-град. Таким образом, все международные температурные шкалы выше 1063°, применявшиеся до 1949 г., несколько отличаются от истинной газовой температурной шкалы. Фиксированные точки для температур от 1063° и выше приведены в таб1я. 6.

Законы радиации, представляющие основу оптической пирометрии, применимы только в условиях, известных как услю-вия абсолютно черного тела. Абсолютно черным называется тело, коэффициент поглощения которого а\ равен единице для всех значений длины волны ^, т. е. когда излучение любой длины волны этим телом полностью поглощается. Представление об абсолютно черном теле было введено Кирхгофом, который показал, что излучение, испускаемое маленьким отверстием в поверхности, ограничивающей однородно нагретое замкнутое пространство, приближается к условиям излучения истинно черного тела.

Солидуса кривые, оптической пирометрии 203

Таким образом, возможность выявления дефектов и внутренней структуры материала основывается на ярко выраженной зависимости между оптической плотностью исследуемого материала и интенсивностью прошедшей лучистой энергии.

Разложив далее тензор излучения IIv на две составляющие (первая из них является скаляром и линейно связана с плотностью энергии излучения, а вторая дает распределение интенсивности излучения по различным направлениям), автор проанализировал их величины. В результате оказалось, что для звездных фотосфер с большой оптической плотностью второй составляющей тензора можно пренебречь по сравнению с первой, а состояние среды и излучения в фотосфере можно считать близким к термодинамическому равновесию. Оба эти фактора позволили С. Росселанду представить вектор полного радиационного потока, исходя из (5-1), в виде диффузионной формулы

д) Задание граничных условий. Как уже упоминалось, световая модель исследуемой излучающей системы изготавливается геометрически подобной натуре с идентичными оптическими свойствами у образца и модели. Что же касается задания различных видов плотностей излучения, то они воспроизводятся в модели за счет светимости поверхности. Наиболее просто при этом моделируются граничные условия первого рода, т. е. задание поля температур, а следовательно, и поверхностной плотности собственного излучения (ЕСоб = еЕт). Аналогом величины ^соб в модели является светимость поверхности, абсолютная величина и локальное распределение которой могут при необходимости варьироваться в широких пределах за счет изменения подводимого напряжения, мощности и количества осветителей, установки светофильтров и пр. Известные трудности возникают, когда светящейся необходимо сделать 'поверхность с высокой поглощательной способностью. В этом случае слой покрытия светового экрана, моделирующий погло-щательную способность данной поверхности, должен обладать значительной оптической плотностью, вследствие чего светимость поверхности будет существенно снижена. Поэтому для повышения светимости поверхностей

[Л. 25, 68]. При этом процесс 'радиационного переноса в слое dp еды был рассмотрен в диф'фув'ионяом приближении. Выполненное в последнее время (решение аналогичной задачи Р. Голлардом [Л. 391, 392] относится к частному случаю среды с малой оптической плотностью и специфическими граничными условиями.

динения, должен удовлетворять следующим требованиям: не иметь пятен, полос, загрязнений и повреждений эмульсионного слоя, затрудняющих его расшифровку; на нем должны быть видны изображения контролируемого участка сварного соединения, эталона чувствительности и маркировочных знаков; плотность почернения изображений на снимке контролируемого участка шва, околошовной зоны, эталона чувствительности должна быть не менее 1,5 единиц оптической плотности; уменьшение оптической плотности изображения сварного соединения на любом участке этого изображения по сравнению с оптической плотностью изображения эталона чувствительности не должно превышать 1,0.

Величина K\ps называется оптической плотностью среды. Если принять, что коэффициенты .излучения и поглощения равны и не зависят от длины волны и температуры (Дд= const), т.е. еп== 1 — е~ ps , то для заданной среды величина е„ зависит

78. К о н а к о в П. К., К у м с к о в В. Т., Сидоров Ю. П., Сидоров В. С., О решении задачи сложного теплообмена в движущейся серой среде с малой оптической плотностью на базе уравнений пограничного слоя, Труды МИИТ, 1965, вып. 189.

В противоположность этому распределение скоростей по схеме /// дает самое неблагоприятное соотношение между а и оптической плотностью среды (кривая 3), начиная со значений числа Бугера, равных 0,2 и выше.

Щитки и маски служат для предохранения сварщика от брызг металла, искр и излучения. Щиток сварщик держит в руке, маска надевается на голову и освобождает руку сварщика для манипуляций с деталью. Лучшие конструкции закрывают не только лицо, но и шею, и руку сварщика, держащую щиток. Щиток и маска имеют смотровое окно со светофильтром, который задерживает опасные излучения дуги. Снаружи фильтр защищен сменным прозрачным стеклом от брызг металла. Различают ослабляющие светофильтры постоянной плотности (черные стекла), ослабляющие светофильтры варьируемой плотности и фильтры с двумя зонами оптической плотности. Светофильтры постоянной плотности имеют размеры 100 х 150 мм, дополнительное стекло меньшей плотности 100 х 160 мм. Оптическая плотность светофильтров (во сколько раз снижается яркость свечения дуги) меняется от 3 до 13. В комплект включаются диоптрийные стекла (1,0...2,5). Светофильтры с изменяющей- рис. 66. Электрододержатель ся оптической плотностью позволяют не пассатижного типа

поднимая щитка вести сборочные, настроечные и сварочные работы. Без дуги светофильтр прозрачен, а при ее зажигании за время менее 0,01 с оптическая плотность его автоматически возрастает до номинальной. Действие таких устройств основано на свойствах жидких кристаллов менять свою оптическую плотность под действием внешних воздействий (электрических, магнитных, механических). Электрическое питание таких светофильтров автономное, от батареек, срок их службы может быть увеличен за счет солнечных батарей. Светофильтры с двумя зонами оптической плотности могут выполняться либо в виде одного стекла, верхняя часть которого более светлая, чем нижняя, либо из двух стекол с разной оптической плотностью. Более светлое стекло узкой полосой располагается над темным, рабочим стеклом; оно предназначено для контроля настроечных движений электрода, манипуляций с деталью. На боковых поверхностях маски сварщика иногда делают окна с затемненными стеклами, которые более чем вдвое увеличивают поле зрения. Сварщик может видеть потенциально опасные объекты.

Коэффициент отражения скользящего луча определяется величиной Im (1 —е0)_1/25 которая, вообще говоря, не связана с оптической плотностью вещества.т. е. с коэффициентом однократного отражения при нормальном • падении. Величина R0 (ф) оказывается значительной не для тех веществ, у которых велика поляризуемость 1 — е01 = т^б2 -+- у*, а для тех, которые имеют малое поглощение: ?/6 С 1. В последнем случае из формулы (4.4) имеем: