5.7. Пирометры
Пирометры - приборы, позволяющие оценить температуру нагретого пространства путем измерения его теплового излучения. Визуальное наблюдение теплового излучения закрытого раскаленного пространства позволяет при некотором опыте приближенно установить температуру, например, муфельной печи (см. Разд. 6.6) через-отверстие в дверце или тигельной печи через отверстие в крышке. В табл. 14 приведены цвета раскаленного тела, находящегося в замкнутом пространстве, и его температуры.
Пирометры условно делят на пирометры суммарного излучения пирометры сравнения и фотоэлектронные пирометры. В химических лабораториях пирометры применяют редко. Их чаще используют в металлургии и строительной индустрии для контроля за тепловым режимом мартеновских печей, печей по обжигу известняка и других материалов.
Однако для контроля температуры в специальных печах пирометры могут заменять дефицитные и дорогостоящие высокотемпературные термопары.
Пирометры для измерения суммарного теплового излучения позволяют оценить температуру теплового, излучения в пределах от 500 до 2000 °С. Принципиальная схема таких пирометров приведена на рис. 100. Тепловое излучение hv фокусируется линзой 1 через диафрагму 2 на термочувствительный элемент 4, которым может быть платиновая пластинка, покрытая платиновой чернью. К пластинке припаяны или приварены термопары, образующие термобатарею. Выбор термопар зависит от диапазона измеряемых температур. Пластинка с термобатареей находится в вакуумной лампе, изготовленной из стекла, пропускающего тепловое инфракрасное излучение. Лампа помещена в медный кожух 3, который внутри почернен и имеет только окна для прохода теплового излучения и наблюдения за правильной фокусировкой пирометра. Такой кожух выполняет функцию абсолютно черного тела. Батарея термопар соединена с встроенным в прибор милливольтметром 5. При фокусировке отверстие раскаленного пространства должно быть видно через окуляр 8-9 (после линз 6 и 7) пирометра и закрывать все поле зрения 11; при этом наблюдению не должны мешать языки пламени или дым. Излучение собирают на термобатарею либо линзой 1, либо вогнутым зеркалом.
Для тепловых излучателей открытого типа, не являющихся абсолютно черными телами, в показания пирометра вносят различные поправки, иногда составляющие сотни градусов. Поэтому таким пирометром нельзя измерять температуру, например, расплава в открытой платиновой чашке или стенку фарфорового тигля в муфельной печи с открытой дверцей.
Пирометры теплового излучения, выпускаемые фирмой Stens A.G. (Карлсруэ), у которых приемником излучения являются термобатареи, получили фирменное название ардометров. Ее-1"' же приемником излучения служат кремниевые фотоэлемеБй1' то фирменное их название - ардофоты. Щ
Приемником излучения могут служить и термисторы, и различные пироэлектрические устройства.
Пирометры оптического сравнения - пирометры, в которых яркость излучения накаленного пространства сравнивают с яркостью накала вольфрамовой нити в специальной лампе 3 (рис. 101). В таком пирометре при измерении температуры повышают накал нити лампы при помощи реостата 7, связанного с гальванометром 6 до тех пор, пока нить, хорошо заметная на фоне раскаленного пространства, не сольется с фоном и не исчезнет из поля зрения нашего глаза 10. При равенстве температур излучения раскаленного пространства и вольфрамовой нити последняя перестает быть видимой. Сравнению двух температур помогает выдвижной окуляр 9 и линзы 5 и 8. При температуре выше 1500 °С излучение, идущее от объекта измерения, ослабляют, пропуская его через светофильтр 2 из серого стекла, перед которым расположена линза Л
Точность измерения температуры таким пирометром составляет ±10 °С при 1400-2000 °С и ±15 °С при измерении температур от 2000 до 6000 °С. Пирометр может иметь от двух до пяти диапазонов.
Фотоэлектронные пирометры в качестве приемника теплового излучения имеют фотоэлементы или фотосопротивления. Точность измеряемой ими температуры ±1 °С в интервале от 300 до 1500 "С. Действие фотоэлектронного пирометра может быть основано как на прямом измерении инфракрасного излучения, Так и на сравнении интенсивностей этого излучения и излучения эталонной лампы накаливания.