Ознакомление с устройством и принципом работы пирометров

10.2. Цель занятия:познакомится с конструкцией и принципом работы пирометров

Методические указания

Средство измерений (совокупность средств измерений), предназначенное для бесконтактного измерения температуры веществ по их тепловому излучению и преобразования ее в сигнал температурной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, автоматической выработки, передачи и использования в автоматических системах управления, называется пирометром (от греч. пир — огонь и... метр).

Пирометры широко применяются в металлургической и других отраслях промышленности, а также при проведении научных исследований для измерения температуры тел от 300 до 6000 °С и выше.

Тепловой поток от нагретых тел образуется совокупно­стью элементарных (монохроматических) излучений с раз­личной длиной волн (от 0,3 до 10 мкм и более). Сюда входит видимый человеческим глазом диапазон длин волн от 0,4 до 0,76 мкм и невидимая инфракрасная область, на которую приходится наибольшая доля энергии теплового из­лучения. Измеряя энергию излучения нагретого тела, можно определить его температуру.

Схема устройства фотоэлектрического пирометра типа ФЭП-4 представлена на рисунке 10.3.1

Рисунок 10.3.1 - Схема фотоэлектрического пирометра типа ФЭП

Изображение источника излучения (нагретого тела) 1 с помощью объектива 2 и диафрагмы 3 создается в плоскости отверстия 6 диафрагмы 5. Через отверстие 11 в диафрагме 5 на фотоэлемент направляется световой поток от эталонной лампы накаливания 10, через которую протекает ток выходного каскада электронного усилителя ЭУ. Перед фотоэлементом 8 установлена вибрирующая заслонка 4 модулятора света 9. С помощью заслонки и модулятора света световые потоки, падающие через красный светофильтр 7 на катод фотоэлемента 8 от эталонной лампы и объекта, модулируются (изменяются) с частотой 50 Гц в противофазе по синусоидальному закону. При неравенстве этих световых потоков в цепи фотоэлемента потечет фототок, переменная составляющая которого пропорциональна разности освещенностей катода фотоэлемента обоими источниками.

Таким образом, на усилитель ЭУ подается переменное напряжение, амплитуда и фаза которого зависят от разности двух световых потоков. Усиленный по мощности электронным усилителем сигнал подается на эталонную лампу. При этом ток накала лампы будет меняться до тех пор, пока на катоде фотоэлемента не уравняются световые потоки от источника излучения и лампы, а переменная составляющая фототока станет равной нулю. Следовательно, сила тока накала лампы однозначно связана с яркостной температурой визируемого тела. Последовательно в цепь эталонной лампы включен калиброванный резистор R, падение напряжения на котором пропорционально току лампы и, следовательно, измеряемой температуре излучателя. Это падение напряжения измеряется быстродействующим автоматическим потенциометром БАП, позволяющим производить отсчет яркостной температуры, выраженной в градусах Цельсия. Фотоэлектрические пирометры типа ФЭП-4 применяются для измерения температуры от 500 до 4000 °С. Пределы допускаемой основной погрешности фотоэлектрических пирометров с диапазоном измерения от 600 до 2000 °С составляют ±1% от верхнего предела измерения.

Ход занятия

10.4.1. Познакомиться с конструкцией и принципом работы пирометра

10.4.2. Ответить письменно на вопрос и выполнить схему пирометра:

1. На чем основан принцип действия прибора?

10.4.3. Сделать вывод по занятию

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ

Ознакомление с устройством и принципом работы тепломера

11.2. Цель работы:познакомится конструкцией и принципом работы тепломера

Методические указания

Простейшими тепломерами, работа­ющими без подвода вспомогательной энергии, являются механические изме­рители теплового потока. На рисунке 11.3.1 конструкция тепломера, оп­ределяющего тепловой поток в трубо­проводах. В нем разность температур в подающем 5 и отводящем 4 трубопро­водах определяется трубчатыми спи­ральными термометрами 8. Расход теп­лоносителя измеряется гидрометричес­кой вертушкой и счетчиком 6. Перемно­жение сигналов расхода и разности тем­ператур, а также интегрирование теп­лового потока осуществляется умножи­телем и интегратором 3. С помощью пе­редающего устройства 1 показание раз­ности температур фиксируется на по­казывающем устройстве 2. Количество теплоты фиксируется на счетчиках 7. Погрешности таких приборов состав­ляют около 2%.

Рисунок 11.3.1- Конструкция теп­ломера

Ход занятия

11.4.1.Познакомится с содержанием паспорта на тепломер

11.4.2. Зарисовать структурную схему тепломера

11.4.3. Ответить письменно на вопросы:

1. В чем состоит основное назначение тепломера?

2. Какие физические величины измеряются тепломером?

11.4.4. Сделать вывод по занятию

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ