Описание метода оптической пирометрии и лабораторной установки

В данной работе измерение температуры исследуемого тела (спирали лампы накаливания) производится методом оптической пирометрии, основанным на визуальном сравнении яркости раскаленной калиброванной нити пирометра с яркостью исследуемого тела.

Накал нити пирометра подбирается таким, чтобы выполнялось условие: для определенной длины волы спектральная плотность энергетической светимости абсолютно черного тела равна спектральной плотности энергетической светимости исследуемого тела. В данном случае изображение нити пирометра становится неразличимым на фоне поверхности раскаленного тела, то есть нить как бы «исчезает». Одинаковая яркость пирометрической нити и исследуемого тела свидетельствует об их одинаковой яркостной температуре. Значения яркостной температуры нити пирометрической лампы прокалиброваны (определены) по току этой лампы и представлены в виде градуировочного графика.

Таким образом, процесс измерения температуры исследуемого тела состоит в измерении тока накала пирометрической лампы и нахождения соответствующего значения температуры из графика (или таблицы).

Яркостная температура Т_Я тела всегда ниже истинной термодинамической температуры Т. Это связано с тем, что любое тело обладает меньшей излучательной способностью, чем АЧТ при той же температуре. Количественная связь между ними определяется соотношением:

(14)

Если учесть, что значение Т_Я близко к значению Т, то из формулы (14) находится поправка:

(15)

Тогда истинная термодинамическая температура Т определяется как:

(16)

Таким образом, зная яркостную температуру Т_Я и спектральную погло­щательную способность раскаленного исследуемого тела, можно определить его истин­ную термодинамическую температуру.

В лабораторной установке (рис. 2) для определения температуры нити лампы накаливания используется пирометр ЛОП-72 (рис. 3).

Рис. 2. Структурная схема лабораторной установки

Изображение нити лампы накаливания Л с помощью объектива Об совмещается c изображением нити накала пирометрической лампы ПЛ. Оба изображения рассматриваются через окуляр ОК и светофильтр С, выделяющий из спектра обоих объектов излучение с длиной волны l = 660 нм. Регулируя внутренним реостатом R ток накала I₂ пирометрической лампы ПЛ, добиваются слияния нити ПЛ на фоне раскаленной нити лампы накаливания Л. Затем по калибровочному графику и величине тока I₂ находят яркостную температуру Т_Я нити ПЛ и, следовательно, нити лампы накаливания Л. Калибровочный график прилагается к лабораторной установке в виде графика зависимости температуры Т_Я нити ПЛ от величины ее тока накала I_{2 .}

Рис. 3. Пирометр ЛОП-72