Пирометры излучения

В качестве величин, характеризующих тепловое излучение тел, в пирометрии используются:

спектральная энергетическая светимость (интенсивность монохроматического излучения, или излучательность) Е*_λ

полная энергетическая светимость (интегральная излучательность) Е*,

спектральная энергетическая яркость В*_λ(индекс * относится к абсолютно черному телу).

где Е*_λ— спектральная энергетическая светимость — поток испускаемого излучения Ф_изл с единицы поверхности при температуре Т в единичном интервале длин волн dλ (от λдо λ+Δλ), Вт/м²;

здесь Е* — интегральная излучательность — полная энергия излучения единицы поверхности тела при температуре Т в единицу времени для всех длин волн от λ=0 до λ = ∞, Вт/м².

где В*_λ— спектральная энергетическая яркость, представляющая собой спектральную энергетическую светимость, отнесенную к единице телесного угла dω, Вт/(ср·м³).

При измерении температуры яркостными визуальными пирометрами спектральная энергетическая яркость является основной величиной, воспринимаемой глазом человека. Она прямо пропорциональна спектральной энергетической светимости, т. е.

где k_λ — постоянный коэффициент, равный 1/π.

В соответствии с законом Кирхгофа излучательная способность тел пропорциональна их коэффициентам поглощения. Так как коэффициент поглощения α абсолютно черного тела равен единице, то оно обладает максимальной излучательной способностью. Реальные тела при одинаковой температуре имеют различную излучательную способность, оценку которой производят по отношению к излучательной способности абсолютно черного тела:

где ε_λ — коэффициент спектрального излучения (степень черноты монохроматического излучения), являющийся функцией длины волны λи температуры Т; ε — коэффициент полного излучения (степень черноты полного излучения).

Согласно закону Кирхгофа для всех реальных тел

где α и α_λ — коэффициенты поглощения соответственно полный и монохроматический.

Зависимость между спектральной энергетической светимостью абсолютно черного тела Е*_λ, его температурой Т и длиной волны λ для любых значений λи Т устанавливается законом Планка:

где с₁ и с₂ —константы (c₁ = 3,7415·10¹⁶ Вт·м²', с₂= 1,4388·10^-2 м·К).

При значениях произведения λТ<2·10^-3м·К формула Планка может быть с достаточной точностью (погрешность не более 0,1%) заменена формулой Вина:

Для измерения температуры тел по их излучению можно использовать не только излучение определенной длины, но и суммарное излучение на всех длинах волн. Интегральная излучательность Е* в соответствии с (6.64) может быть получена интегрированием уравнения Планка, т. е.

Зависимость, (6.78) выражает закон Стефана — Больцмана, который устанавливает тот факт, что полная мощность излучения абсолютно черного тела Е* пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры Т.

Приборы, измеряющие температуру тела по их интегральной излучательности, называют радиационными пирометрами или пирометрами полного излучения.

С учетом выражений (6.68) и (6.78) для реального тела интегральная излучательность

Значения коэффициента полного излучения ε для различных реальных тел различны и зависят от температуры тела. В этой связи шкалы радиационных пирометров градуируются по черному излучателю, а при измерении температуры реальных тел ввиду того, что Е<Е*, радиационный пирометр дает заниженные показания, соответствующие некоторой условной температуре, называемой радиационной температурой тела.

Радиационной температурой Т_р реального тела, имеющего истинную температуру Т, называют такую температуру черного тела, при которой его интегральная излучательность Е* равна интегральной излучательности реального тела Е.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 233; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!