Оптический пирометр с исчезающей нитью

Пирометры с исчезающей нитью

Основные типы оптических пирометров

Оптический пирометр с исчезающей нитью измеряет энергию моно­хроматического излучения тела, т. е. яркостную температуру при оп­ределенной фиксированной длине волны 65 мкм, которая выделяется из спектра излучения с помощью красного фильтра.

Измерение температуры пирометрами с исчезающей нитью про­изводится путем сравнения яркости исследуемого тела и нити фотометрической лампы, проградуированной но АЧТ при длине волны 65 мкм. С помощью оптической системы изображение нагретого тела проектируется ни плоскость нити лампы накаливания. Реостатом сила тока накаланити регулируется таким образом, чтобы яркость лампы сравнялась с яркостью измеряемого тела. Температура оп­ределяется по силе тока накала нити в момент ее «исчезновения» на фоне раскаленного тела. Принципиальная схема пирометра показана на рис. 3.7.

Нить накала лампы питается от аккумулятора. Сила тока нака­ла отмечается на шкале стрелочного прибора. Для визирования и фокусирования нити лампы и объекта служит оптическая система. Имеются устройства для введения красного и ослабляющего фильт­ров. Кажущаяся температура на шкале прибора с помощью градуировочной кривой переводится в истинную температуру.

Для лабораторных измерений температуры применяют стационарные оптические пирометры типа ЭОП и ОП, в которых цилиндрическая нить лампы со стороны наблюдателя шлифованием утон­чена до половины своего диаметра, что способствует улучшению ее «исчезновения».

Образцовые пирометры позволяют измерять температуру с точностью 0,2 – 0,5% в пределах от 800 до 3000, эталонные пирометры имеют точность измерения 0,05% при 1000.

Приближенная калибровка оптических пирометров осуществля­ется по точкам плавления чистых металлов; фиксируют силу тока лампы в момент начала затвердевания. Используя закон Вина, мож­но обойтись одной реперной точкой, но для более точной градуиров­ки рекомендуется использовать несколько точек.

При градуировке пирометров экстраполяцией температуры от температур реперных точек возникают в среднем следующие ошиб­ки, °С: 1500±3; 1700±3,5; 2000+4,6. Однако ошибки измерений значительно выше. Так, для пирометров типа ОП при работе в пределах 1200 – 2000 °С основная ошибка составляет ± 13 °С и до

Рисунок 3.7 – Схема оптического пирометра с исчезающей нитью:

1 – линза объектива; 2 – тубус объектива; 3 – поглощающие стекла; 4,5 – сопротивления; 6 – движок реостата; 7 – части показывающего прибора; 8 – тубус окуляра; 9 – красный светофильтр; 10 – постоянный магнит показывающего прибора; 11 – кольцевой реостат; 12 – батарея аккумуляторов; 13 – шунтирующее сопротивление; 14 – зажимы для измерения силы тока пирометрической лампы; 15 – пирометрическая лампа; 16 – накаленное тело

Рисунок 3.8 – Схема хода лучей в фотоэлектрическом пирометре

±40°С при измерениях температур в пределах 1800—3200°С. В тех­нических пирометрах основная погрешность определений для при­веденных интервалов температур соответственно составляет ±20 и ±50°С.

  • ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ПЕРЕВОДУ
    Часть I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  • ГЛАВА 1. ДИАГРАММЫ РАВНОВЕСИЯ И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПЕРВОГО РОДА
  • Первичные твердые растворы
  • Эвтектические системы
  • Системы с перитектикой
  • Промежуточные фазы
  • Эвтектоидное и перитектоидное превращения
  • ГЛАВА 2. ПРАВИЛО И ФАЗ И СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ
  • Свободная энергия
  • Скрытая теплота превращения
  • Метастабильное равновесие
  • ГЛАВА 3. СВЕРХСТРУКТУРЫ И ПРОЦЕССЫ УПОРЯДОЧЕНИЯ И РАЗУПОРЯДОЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ
    Часть II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ
  • ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ
  • Выплавка и разливка мелких слитков при температурах выше 1100°
  • Платиновые печи сопротивления
  • Молибденовые и вольфрамовые печи
  • Печи сопротивления с угольными и силитовыми нагревательными элементами
  • Индукционные печи
  • Дуговая плавильная печь
  • Методы, основанные на порошковой металлургии
  • Печи для отжига и регулирование температуры
  • Методы отжига при температурах выше 1000°
  • Защита сплавов от окисления при отжиге
  • ГЛАВА 5. ОГНЕУПОРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
  • Чехлы для термопар и смотровые трубы оптических пирометров
    ГЛАВА 6. ШКАЛЫ ТЕМПЕРАТУР
  • Шкала идеального газа
  • Шкала Фаренгейта
  • Использование фиксированных точек
  • Фиксированные точки от абсолютного нуля до 1063°
  • Температуры выше 1063°
  • ГЛАВА 7. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПИРОМЕТРЫ
  • Выбор термопары
  • Градуировка термопар
  • Измерительная цепь и компенсация холодного спая
  • Потенциометры и приборы с непосредственным отсчетом
  • Защита и использование термопар
  • ГЛАВА 8. ТЕРМОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ
  • ГЛАВА 9. РАДИАЦИОННЫЕ ПИРОМЕТРЫ
  • Законы радиации
  • Температурная шкала выше 1063°
  • Оптические пирометры с исчезающей нитью
  • Другие типы радиационных пирометров
    Часть III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИВЫХ ЛИКВИДУС
  • ГЛАВА 10. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
  • Форма остановок на термических кривых
  • ГЛАВА 11. ПРЯМЫЕ И ПРОИЗВОДНЫЕ ТЕРМИЧЕСКИЕ КРИВЫЕ
  • ГЛАВА 12. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЧЕК ЛИКВИДУСА
  • ГЛАВА 13. СОСТАВ РАСПЛАВА
  • ГЛАВА 14. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
  • ГЛАВА 15. ЛИКВИДУС В ОБЛАСТИ 1100—1600°
  • ПЕЧНЫЕ УСТРОЙСТВА И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ТЕРМОПАР
  • ГЛАВА 16. ЛИКВИДУС ВЫШЕ 1600°
  • ГЛАВА 17. МЕТОД ОХЛАЖДЕНИЯ СО ВЗЯТИЕМ ПРОБЫ
  • ГЛАВА 18. КОМПЛЕКСНЫЕ МЕТОДЫ
  • Часть IV. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИВЫХ СОЛИДУС
  • ГЛАВА 20. МЕТОД ЗАКАЛКИ И МИКРОИССЛЕДОВАНИЯ
  • ГЛАВА 21. КРИВЫЕ НАГРЕВА
  • ГЛАВА 22. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНИИ СОЛИДУС ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
  • Часть V. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ФАЗ В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ
  • ГЛАВА 24. МИКРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
  • Хрупкие сплавы
  • Химически активные сплавы
  • Сплавы с очень низкой точкой плавления
  • Устранение рельефности
  • Электролитическая полировка и травление
  • Микрорентгенография
  • Контроль состава образцов
  • Количественный метод микроанализа
  • ГЛАВА 25. ПРИМЕНЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛОВ
  • Химически активные сплавы
  • Высокотемпературные методы
  • ГЛАВА 26. ДИЛАТОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
  • Дифференциальный дилатометр Шевенара
  • Конденсаторный метод
  • Интерференционный метод
  • ГЛАВА 27. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ
  • Температурный коэффициент сопротивления
  • Методы определения проводимости
  • Сверхструктурные превращения
  • ГЛАВА 28. МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ
  • Кривые намагниченность насыщения — температура
  • Превращения, связанные с явлениями упорядочения
  • Методы измерения
  • Парамагнитные измерения
    Часть VI. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРОЙНЫХ СИСТЕМ
  • ГЛАВА 29. ТРОЙНЫЕ СИСТЕМЫ. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ
  • ГЛАВА 30. ТИПОВЫЕ ТРОЙНЫЕ ДИАГРАММЫ
  • Диаграммы с перитектиками
  • ГЛАВА 31. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРОЙНЫХ ДИАГРАММ
  • Установление поверхности ликвидус
  • Рентгеновское и микроскопическое исследование медленно охлажденных образцов
  • Точное построение изотермических сечений микроскопическим и рентгеновским методами
  • Определение конод
  • Определение равновесия твердая фаза жидкость
  • Метод электролитического выделения и его применение
    Часть VII
  • Чистота металлов и сплавов
  • Размер и масштаб диаграммы
  • Результаты определений ликвидуса
  • Кривые солидус
  • Равновесие в твердом состоянии
  • Обозначение фаз

ГОСТ 8335-96 Пирометры визуальные с исчезающей нитью. Общие технические условия

ГОСТ 8335-96
Группа П26

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ПИРОМЕТРЫ ВИЗУАЛЬНЫЕ С ИСЧЕЗАЮЩЕЙ НИТЬЮ

Общие технические условия

Visual disappearing filament pyrometers. General specifications

МКС 17.200.20

Дата введения 2004-01-01

Предисловие*

_________________
* См. примечания ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ» (с.10).

1 РАЗРАБОТАН МТК 505; Научно-производственным объединением «Термопрылад»
ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 9 МГС от 12 апреля 1996 г.)
За принятие проголосовали:

Наименование государства

Наименование национального органа по стандартизации

Азербайджанская Республика

Азгосстандарт

Республика Беларусь

Белстандарт

Республика Казахстан

Госстандарт Республики Казахстан

Республика Молдова

Молдовастандарт

Российская Федерация

Госстандарт России

Республика Таджикистан

Таджикгосстандарт

Туркменистан

Главгосинспекция Туркменистана

Республика Узбекистан

Узгосстандарт

Украина

Госстандарт Украины

3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 20 января 2003 г. N 16-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 8335-96 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2004 г.

4 ВЗАМЕН ГОСТ 8335-81
Переиздание (по состоянию на октябрь 2008 г.)

1 Область применения

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на визуальные общепромышленные пирометры (далее — пирометры), а также пирометры для измерения температуры малых объектов (далее — микропирометры), измеряющие яркостную температуру жидких и твердых тел по их тепловому излучению в видимой и инфракрасной областях спектра и использующие принцип исчезающей нити пирометрической лампочки накала.

2 Нормативные ссылки

_________________
* См. примечания ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ» (с.10).
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 2.601-95 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы
ГОСТ 8.130-74 Государственная система обеспечения единства измерений. Пирометры визуальные с исчезающей нитью общепромышленные. Методы и средства поверки
ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности
ГОСТ 12997-84 Изделия ГСП. Общие технические условия
ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 18953-73 Источники питания электрические ГСП. Общие технические условия

3 Типы и основные параметры

3.1 Пирометры и микропирометры подразделяют на следующие типы и исполнения:

3.1.1 По используемому спектральному диапазону:
— для видимой области спектра;
— для видимой и инфракрасной областей спектра (с использованием электронно-оптического преобразователя — ЭОП).

3.1.2 По конструктивному исполнению:
— стационарные;
— переносные;
— комбинированные.

3.1.3 По классам точности: 1 и 2.

3.1.4 По виду отсчета:
— с прямым отсчетом по цифровой шкале или цифровому табло;
— без прямого отсчета с таблицей зависимости тока пирометрической лампочки или другого параметра от измеряемой температуры.

3.1.5 По числу шкал (поддиапазонов):
— одношкальные;
— двухшкальные;
— трехшкальные;
— многошкальные.

3.1.6 По расположению нити пирометрической лампочки в поле зрения:
— вертикальные;
— горизонтальные;
— настраиваемые.

3.1.7 По защищенности от воздействия окружающей среды: обыкновенного исполнения по ГОСТ 12997.

3.2 Нижний и верхний пределы измерений пирометров и микропирометров выбирают из рядов, указанных в таблице 1.
Таблица 1

3.3 При разделении диапазона измерения отдельные шкалы должны перекрывать друг друга не менее чем на 20% длины одной из перекрываемых шкал, выраженной в градусах Цельсия.
Рекомендуемое разделение на шкалы:
— для видимой области:
от 800 °С до 1400 °С — основная шкала;
от 1200 °С до 2000 °С;
от 1800 °С до 3000 °С и выше — согласно таблице 1;
— для инфракрасной области:
от 400 °С до 800 °С — основная шкала.

3.4 Цена деления шкал, отградуированных в градусах Цельсия, должна согласовываться с основной погрешностью и соответствовать указанной в таблице 2.
Таблица 2

Класс пирометра или микропирометра

Измеряемая температура, °С

Цена деления

1

До 2500

2; 5

От 1800 » 4000

10

» 1800 » 6000

20

2

До 2500

10

От 1800 » 4000

20

» 1800 » 6000

50

Длина одного деления шкалы должна быть не менее 2 мм. Числовые отметки должны быть кратными 50, 100, 200 или 500 °С.
Для пирометров и микропирометров с цифровым табло дискретность отсчета 1 °С, при измерении температуры выше 1800 °С — 2 °С.

3.5 Масса переносных пирометров и микропирометров должна быть не более 2,0 кг.

3.6 Питание пирометра или микропирометра следует выбирать:
— от источника питания постоянного тока напряжением не более 12 В по ГОСТ 18953;
— от сети переменного тока напряжением 220 В с допускаемым отклонением от плюс 10% до минус 15% частотой 50 Гц с допускаемым отклонением ±2%.

4 Технические требования

4.1 Пирометры и микропирометры должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта, технических условий на пирометры и микропирометры конкретных типов по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.

4.2 Предел допускаемого значения основной погрешности и предел допускаемого значения среднеквадратического отклонения случайной составляющей основной погрешности не должны превышать значений, указанных в таблице 3, и должны быть указаны в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов.

Таблица 3

Спектральная область

Яркостная температура, °С

Предел допускаемого значения

основной погрешности, °С, для пирометров и микропирометров класса

среднеквадратического отклонения случайной составляющей основной погрешности, °С, для пирометров и микропирометров класса

1

2

1

2

Видимая

700

12

18

2,5

4,0

800

10

16

2,0

3,0

1400

7

14

1,5

2,5

2000

15

20

3,0

5,0

2500

30

40

4,0

6,0

3000

40

65

6,0

9,0

4000

70

100

10,0

15,0

5000

100

150

15,0

22,0

6000

160

220

20,0

30,0

Инфракрасная

300

12

15

4,0

6,0

400

8

10

2,0

3,0

900

10

12

1,5

2,5

1500

12

15

1,5

2,5

Для промежуточных значений температуры предел допускаемого значения основной погрешности не должен превышать значения, соответствующего ближайшему более высокому значению температуры.

4.3 Эффективная длина волны пирометров и микропирометров с красным светофильтром должна быть (0,655±0,010) мкм в диапазоне температур от 900 °С до 1400 °С; для пирометров и микропирометров с ЭОП — (1,0±0,1) мкм. Значения эффективных длин волн с другими селективными фильтрами должны быть указаны в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов.

4.4 В пирометрах и микропирометрах для видимой области спектра с верхним пределом измерения выше 1400 °С изменение пирометрического ослабления поглощения светофильтров для эффективной длины волны (0,655±0,010) мкм не должно превышать 1,5·10 1/°С.

4.5 Максимальная яркостная температура нити пирометрической лампочки сравнения при эффективной длине волны 0,655 мкм не должна превышать 1450 °С.

4.6 Пирометры и микропирометры следует фокусировать на объекты, находящиеся на расстояниях, считая от переднего среза трубы объектива: от минимальных, указанных в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов, до оптической бесконечности.

4.7 Перемещение окуляра вдоль оптической оси пирометра или микропирометра должно обеспечивать четкую видимость нити пирометрической лампочки для глаза с нормой зрения ±5 дптр.

4.8 Нить пирометрической лампочки должна быть расположена в поле зрения пирометра или микропирометра так, чтобы визируемое место поверхности нити находилось в центральной зоне, диаметр которой не превышал бы 1/5 диаметра видимого поля зрения пирометра или микропирометра.

4.9 Требования к электрической прочности и сопротивлению изоляции — по ГОСТ 12997.

4.10 Пирометры и микропирометры должны быть устойчивы к воздействию температуры окружающего воздуха от 5 °С до 50 °С (пирометры и микропирометры с ЭОП — от 10 °С до 35 °С), относительной влажности до 80% при температуре 35 °С и более низких температурах без конденсации влаги.

4.11 Наибольшее допускаемое изменение показаний пирометров или микропирометров, вызванное изменением температуры окружающего воздуха от (20±5) °С в пределах температур, указанных в 4.10, не должно превышать половины предела допускаемой основной погрешности на каждые 10 °С изменения температуры.

4.12 Для пирометров и микропирометров с ЭОП наибольшее допускаемое изменение показаний, вызванное влиянием внешнего магнитного поля напряженностью 400 А/м, образованного постоянным током, при самом неблагоприятном направлении поля не должно превышать половины предела допускаемой основной погрешности.

4.13 Для пирометров минимальное рабочее расстояние и показатель визирования (как справочный) должны быть указаны в технических условиях на пирометры конкретных типов.

4.14 Наибольшее допускаемое изменение показаний микропирометров, вызванное изменением размеров объекта измерения, не должно превышать половины предела допускаемой основной погрешности.

4.15 Для микропирометров размер минимального измеряемого объекта не должен превышать 0,1 мм и показатель визирования — не более 1:1000. Конкретные значения размера минимального измеряемого объекта, минимальное рабочее расстояние и показатель визирования для расстояния 1 м должны быть указаны в технических условиях на микропирометры конкретных типов.

4.16 Наибольшее допускаемое изменение значения среднеквадратического отклонения случайной составляющей погрешности микропирометра, вызванное изменением размеров объекта измерения, не должно превышать предела допускаемого значения среднеквадратического отклонения случайной составляющей основной погрешности более чем на 50% для микропирометров 1-го класса и более чем на 100% — для микропирометров 2-го класса.

4.17 Наибольшее допускаемое изменение показаний пирометра и микропирометра с встроенным измерительным прибором при отклонении от рабочего положения на 45° не должно превышать половины предела допускаемой основной погрешности.

4.18 Требования к пирометрам и микропирометрам в транспортной таре и устойчивости к внешним воздействующим факторам — по ГОСТ 12997.

4.19 Номенклатура и значение показателей надежности устанавливаются в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов.

4.20 Требования безопасности к пирометрам и микропирометрам — по ГОСТ 12.2.007.0. Конкретные значения требований безопасности должны быть указаны в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов.

5 Комплектность

5.1 В комплект пирометров или микропирометров должны входить запасные части и принадлежности, потребность и количество которых следует указывать в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов.

5.2 К каждому пирометру или микропирометру должны прилагаться эксплуатационные документы по ГОСТ 2.601, виды, количество, необходимость которых следует указывать в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов.

6 Правила приемки

6.1 Правила приемки и виды испытаний — по ГОСТ 12997.

6.2 Объем, состав и последовательность испытаний, вид контроля и последовательность проведения испытаний следует указывать в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов.

7 Методы испытаний

7.1 Условия проведения испытаний пирометров и микропирометров должны быть следующие:
— температура окружающего воздуха (20±5) °С;
— относительная влажность воздуха от 30% до 80%;
— атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа;
— напряжение тока питания (220±4,4) В или до 12 В постоянного тока в соответствии с 3.6 настоящего стандарта;
— частота тока питания (50±1) Гц;
— отсутствие вибрации, внешних электрических и магнитных полей, кроме земного магнитного поля, помех.

7.2 Соответствие пирометров и микропирометров чертежам, утвержденным в установленном порядке (4.1), следует проверять внешним осмотром и измерительным инструментом.

7.3 Определение предела допускаемой основной погрешности (4.2) и изменения пирометрического ослабления поглощения светофильтров (4.4) пирометров и микропирометров — по ГОСТ 8.130.
Основную погрешность пирометров и микропирометров в инфракрасной области следует определять методом сличения с моделью абсолютно черного тела, имеющего степень черноты (излучательную способность) не ниже 0,96, при этом погрешность воспроизведения температуры моделью черного тела не должна превышать 1/3 основной погрешности пирометра в этом диапазоне температур.
Предел допускаемого значения среднеквадратического отклонения случайной составляющей основной погрешности (4.2) следует определять на установке для проверки основной погрешности при трех значениях температуры, измеряемой по поверяемой шкале. Количество отсчетов (не менее 20) и значения температуры, при которых следует определять среднеквадратическое отклонение случайной составляющей основной погрешности, должны быть указаны в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов.
Среднеквадратическое отклонение случайной составляющей основной погрешности рассчитывают для каждого значения температуры, установленной на излучателе — температурной лампе или модели черного тела, по формуле

, (1)

где — количество измерений-отсчетов, проведенных при постоянном значении температуры на излучателе ();
— среднее из значений температуры, отсчитанных по проверяемому пирометру или микропирометру при данной постоянной температуре излучателя, °С,

; (2)

— значение температуры, отсчитанное по проверяемому пирометру или микропирометру, при данной постоянной температуре излучателя, °С.

7.4 Определение значения эффективной длины волны (4.3) — по МИ 1733 . Метод проверки эффективной длины волны пирометров и микропирометров для инфракрасной и видимой областей спектра следует указывать в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов.

7.5 Максимальную яркостную температуру нити (4.5) следует проверять на установке для градуировки пирометров или микропирометров. Пирометр или микропирометр визируют на образцовую температурную лампу и доводят яркость нити сравнения до максимальной. Регулированием тока температурной лампы добиваются равенства яркостей при наблюдении через введенный селективный фильтр и выведенный поглощающий фильтр. При «исчезновении» нити температура ленты образцовой лампы не должна превышать 1450 °С.

7.6 Возможности фокусирования на объекты, находящиеся на расстоянии от минимального рабочего, указанного в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов, до оптической бесконечности (4.6) следует проверять наводкой пирометра или микропирометра на ярко освещенные предметы, находящиеся соответственно на минимальных расстояниях и не менее 50 м от переднего среза трубы объектива. Окуляр и объектив следует перемещать в пределах, обеспечивающих резкую видимость визируемых объектов.

7.7 Проверку пределов перемещения окуляра (4.7) проводят с помощью диоптрийной трубки. Изображение нити пирометрической лампочки должно быть четким при настройке трубы на ±5 дптр на длине не менее 2/3 центральной части нити пирометрической лампочки.

7.8 Проверку правильности расположения нити пирометрической лампочки (4.8) проводят следующим образом.
С помощью органа управления пирометра устанавливают в пирометрической лампочке яркостную температуру, равную (1100±50) °С. При этом рабочий участок нити пирометрической лампочки должен находиться в центральной зоне, диаметр которой не превышает 1/5 диаметра видимого поля зрения.

7.9 Проверка электрической прочности и сопротивления изоляции (4.9) — по ГОСТ 12997.

7.10 Испытание пирометров и микропирометров на устойчивость к воздействию температуры и влажности окружающего воздуха (4.10) — по ГОСТ 12997.

7.11 Наибольшее допускаемое изменение показаний пирометров или микропирометров, вызванное изменением температуры окружающего воздуха (4.11), следует проверять с помощью специальных климатических камер, обеспечивающих возможность фотометрирования температурной лампы при нахождении пирометра или микропирометра в камере. Температуру внутри камеры необходимо регулировать в пределах, указанных в 4.10, и изменять с погрешностью ±1 °С. Пирометр или микропирометр устанавливают в камеру и проводят фотометрирование ленты температурной лампы при температуре внутри камеры (20±5) °С. Затем изменяют температуру воздуха внутри камеры и через каждые 10 °С в пределах рабочих температур проводят фотометрирование при неизменном токе температурной лампы. Отклонение показаний не должно превышать значений, указанных в 4.11.
Проверку проводят для температур, соответствующих первой и последней оцифрованным числовым отметкам каждой шкалы.

7.12 Проверку влияния внешнего магнитного поля (4.12) следует проводить на установке, позволяющей получить равномерное магнитное поле. Выбором фазы напряжения питания установки и направления магнитного поля по отношению к пирометру или микропирометру создают наиболее неблагоприятные условия для его работы.
Направление магнитного поля изменяют поворотом катушек по отношению к пирометру или микропирометру.
Для определения наибольшего допускаемого изменения показаний, вызванного влиянием магнитного поля, сравнивают показания пирометра или микропирометра в начале, середине и конце диапазона при наличии и отсутствии магнитного поля. Наибольшее изменение показаний пирометра или микропирометра при наличии магнитного поля не должно превышать половины предела допускаемой основной погрешности.

7.13 Показатель визирования (4.13, 4.15) следует проверять фокусированием пирометра или микропирометра на хорошо освещенную шкалу с делениями, устанавливаемую на расстоянии 1 м от переднего среза трубы объектива. Цена деления шкалы не должна превышать 1 мм. Непосредственным визированием оценивают длину отрезка, соответствующего ширине (диаметру) нити сравнения, а отношение этой длины к расстоянию до переднего среза трубы объектива является показателем визирования.

7.14 Наибольшее допускаемое изменение показаний микропирометра, вызванное изменением размеров объекта измерения (4.14), следует проверять на установке для градуировки пирометров и микропирометров, оборудованной рейтером со спектральной щелью и молочным стеклом, укрепленным между щелью и температурной лампой.
Щель устанавливают на указанном в технических условиях на микропирометры конкретных типов расстоянии от переднего среза трубы объектива перпендикулярно к нити сравнения на участке фотометрирования.
Температурную лампу располагают непосредственно за щелью и закрепляют в таком положении, чтобы наблюдаемая часть щели была освещена равномерно.
Щель раздвигают до ширины, не менее чем в 5-10 раз превышающей значение минимального измеряемого объекта, и регулированием тока температурной лампы яркость щели устанавливают равной яркости нити сравнения при одной из температур, измеряемой по проверяемой шкале. Выполняют пять отсчетов по шкале микропирометра, фотометрируя по осевой линии изображения.
Затем ширину щели уменьшают до значения минимального измеряемого объекта и выполняют дополнительно пять отсчетов по шкале микропирометра, фотометрируя по осевой линии изображение щели. Разность средних значений отсчетов при фотометрировании широкой и узкой щелей не должна превышать предела допускаемой основной погрешности на значения, указанные в 4.14.
Проверку следует проводить для каждой шкалы.

7.15 Размер минимального измеряемого объекта (4.15) следует проверять на установке для градуировки пирометров и микропирометров, оборудованной рейтером со спектральной щелью с ценой деления 0,001 мм. Щель раздвигают до ширины, равной минимальному размеру измеряемого объекта, указанному в технических условиях на микропирометры конкретных типов, и устанавливают на указанном в технических условиях расстоянии от переднего среза трубы объектива. Сзади щель освещают температурной лампой, на которой устанавливают температуру 1100 °С — 1200 °С при испытаниях микропирометров для видимой области спектра и 700 °С — 800 °С — при испытаниях микропирометров для инфракрасной области. Фокусированием окулярной и объективной систем добиваются резкой видимости нити пирометрической лампочки и щели в поле зрения. При совмещении изображений ширина щели должна превышать ширину (диаметр) нити сравнения в два раза.

7.16 Наибольшее допускаемое изменение значения среднеквадратического отклонения случайной составляющей основной погрешности, вызванное изменением размеров объекта измерения (4.16), следует проверять одновременно с проверкой изменения основной погрешности по 7.14 на установке для градуировки пирометров, оборудованной рейтером со спектральной щелью и молочным стеклом, укрепленным между щелью и температурной лампой. Щель раздвигают до ширины, равной размеру минимального измеряемого объекта, указанному в технических условиях на микропирометры конкретных типов, и устанавливают на указанном в этих документах расстоянии от переднего среза трубы объектива перпендикулярно к нити в поле зрения микропирометра. Температурную лампу располагают непосредственно за щелью и закрепляют в таком положении, чтобы наблюдаемая часть была освещена равномерно. Микропирометр фокусируют на щель и изменением тока температурной лампы устанавливают ее яркость, равную яркости нити сравнения при наименьшей измеряемой температуре для проверяемой шкалы. Для данной температуры лампы проводят серию измерений-отсчетов температуры щели и вычисляют среднеквадратическое отклонение случайной составляющей основной погрешности для минимального измеряемого объекта по формуле (1), приведенной в 7.3.
Аналогичные измерения проводят при той же температуре лампы и ширине щели, в 5-10 раз превышающей размер минимального объекта.
Наибольшая разность значений среднеквадратических отклонений случайной составляющей погрешности, полученных при измерении узкой и широкой щелей, не должна превышать значений, указанных в 4.16.
Проверку следует проводить для основной шкалы. Количество отсчетов (не менее 20) и значения температуры, при которых следует проводить проверку, должны быть указаны в технических условиях на микропирометры конкретных типов.

7.17 Проверку показаний пирометра или микропирометра с встроенным измерительным прибором при отклонении корпуса от рабочего положения на 45° (4.17) проводят следующим образом.
Пирометр или микропирометр включают в электрическую схему и при помощи органа управления устанавливают показания измерительного прибора на середину шкалы. Затем пирометр наклоняют попеременно в четырех направлениях (вперед, назад, вправо, влево) на угол 45° от рабочего положения. При этом изменение показаний пирометра (микропирометра) не должно превышать половины допускаемой основной погрешности для нижнего предела измерения пирометра.

7.18 Испытание пирометров и микропирометров на воздействие транспортной тряски и устойчивости к внешним воздействующим факторам (4.18) — по ГОСТ 12997.

7.19 Методы подтверждения показателей надежности (4.19) устанавливают в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов.

7.20 Проверка требований безопасности (4.20) должна быть проведена по методике, указанной в технических условиях на пирометры и микропирометры конкретных типов.

8 Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

8.1 На табличке, прикрепленной к пирометру или микропирометру, должны быть нанесены:
— товарный знак предприятия-изготовителя;
— условное обозначение типа пирометра или микропирометра;
— дата выпуска (год, месяц);
— класс пирометра или микропирометра;
— порядковый номер по системе нумерации предприятия-изготовителя;
— диапазон измеряемых температур.
Допускается наносить на пирометры и микропирометры дополнительные знаки маркировки в соответствии с требованиями технических условий на пирометры и микропирометры конкретных типов.
Транспортная маркировка тары — по ГОСТ 14192.

8.2 Упаковывание пирометров и микропирометров следует проводить в закрытом вентилируемом помещении при температуре окружающего воздуха от 15 °С до 40 °С и относительной влажности до 80%.

8.3 Условия транспортирования пирометров и микропирометров — 5 по ГОСТ 15150.

8.4 Условия хранения пирометров и микропирометров — 1 по ГОСТ 15150.

9 Гарантии изготовителя

9.1 Изготовитель гарантирует соответствие пирометров и микропирометров требованиям настоящего стандарта при соблюдении условий транспортирования, эксплуатации и хранения.

9.2 Гарантийный срок эксплуатации пирометров и микропирометров — 18 месяцев со дня ввода в эксплуатацию.

9.3 Гарантийный срок хранения пирометров и микропирометров — 24 месяца со дня изготовления.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное). Библиография

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)

МИ 1733-87 Государственная система обеспечения единства измерений. Пирометры монохроматические визуальные с исчезающей нитью образцовые 1-го разряда и рабочие прецизионные. Методика поверки

ПРИМЕЧАНИЯ ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ»

1 В информационном указателе Национальные стандарты N 5-2004 опубликована поправка к ГОСТ 8335-96 Пирометры визуальные с исчезающей нитью. Общие технические условия

В каком месте

Напечатано

Должно быть

Предисловие. Таблица согласования

Кыргызстан

Кыргызстандарт

2 В информационном указателе Национальные стандарты N 7-2005 опубликована поправка к ГОСТ 8335-96 Пирометры визуальные с исчезающей нитью. Общие технические условия

В каком месте

Напечатано

Должно быть

Предисловие. Таблица согласования

АМ

Армстандарт

3 Указанный в разделе 2 «Нормативные ссылки» к ГОСТ 8335-96:
ГОСТ 2.601-95 заменен на ГОСТ 2.601-2006 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы.
Электронный текст документа
подготовлен ЗАО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2009

Измерение температуры с помощью пирометров излучения

При высокой температуре любое нагретое тело значительную долю тепловой энергии излучает в виде потока световых и тепловых лучей.

Чем выше температура нагретого тела, тем больше интенсивность излучения. Тело, нагретое приблизительно до 600°С, излучает невидимые инфракрасные тепловые лучи.

Дальнейшее увеличение температуры приводит к появлению в спектре излучения видимых световых лучей.

По мере повышения температуры цвет меняется: красный цвет переходит в желтый и белый, представляющий собой смесь излучений разной длины волны.

Чем выше температура, тем большая доля энергии приходится на излучение с меньшей длиной волны.

Например, в солнечном свете значительную долю составляет ультрафиолетовое излучение с малой длиной волны.

Яркость излучения однозначно зависит от температуры, следовательно, измеряя яркость, можно определить температуру.

Особенностью пирометров излучения является то, что измерение температуры производится без непосредственного контакта прибора с объектом измерения, что позволяет контролировать температуру сильно нагретых тел, а также движущихся объектов.

По принципу действия пирометры излучения разделяют на оптические и радиационные.

Оптический пирометр с исчезающей нитью

Принцип действия оптического пирометра с исчезающей нитью основан на сравнении монохроматической яркости излучения накаленного тела с монохроматической яркостью излучения нити специальной пирометрической лампы накаливания.

Рис. 9. Схема оптического пирометра

Оптическая система пирометра представляет собой телескоп с объективом (1) и окуляром (4).

Перед окуляром помещен красный светофильтр (3). Спектральная характеристика пропускания светофильтра подбирается с учетом спектральной чувствительности глаза так, чтобы при рассматривании объекта через светофильтр наибольшая видимая яркость соответствовала бы длине волны около 0,65 мкм.

В фокусе объектива находится вольфрамовая нить пирометрической лампочки (5).

Нить лампочки питается от аккумулятора; ее накал можно регулировать вручную реостатом (6).

В поле зрения телескопа наблюдатель видит участок излучающей поверхности накаленного тела (объекта измерения) и на этом фоне – нить лампочки .

Если яркости нити и накаленного тела неодинаковы, нить будет видна более темной или более светлой, чем фон.

Регулируя накал нити реостатом, наблюдатель добивается равенства яркостей, при этом изображение нити сольется с фоном и станет неразличимо (нить «исчезнет»).

В этот момент яркостная температура нити равна яркостной температуре объекта измерения.

Глаз весьма чувствителен к различению яркостей и момент «исчезновения» нити улавливается с достаточной уверенностью.

Во избежание перегрева нити, ее температура не должна превышать 1500°С, поэтому при измерениях в диапазоне более высоких температур перед лампой устанавливается поглощающий светофильтр (7), уменьшающий видимую яркость излучения объекта.

Отечественные пирометры выпускаются с диапазонами измерения 1200-3200 и 1500-6000°С.

Переход с одного диапазона на другой осуществляется введением или выведением поглощающего светофильтра.

Существуют также оптические пирометры, в которых сличение яркостей нити и объекта производится не визуально, а фотоэлектрическим устройством, что позволяет автоматизировать измерение и повысить точность определения яркостной температуры. Однако схема и конструкция прибора при этом существенно усложняются.

Оптические пирометры. Устройство. Принцип действия.

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 18

Оптическим пирометром называют прибор, предназначенный для измерения яркостных температур светящихся тел в одном узком интервале длин волн видимого спектра – определении интенсивности красного монохроматического излучения. Прибор ручного действия, чувствительным элементом при этом служит глаз наблюдателя. Поэтому прибор пригоден только для периодических, временных наблюдений, например, при наладке топочного процесса. Наиболее распространен оптический пирометр с «исчезающей» нитью. Его принципиальная схема представлена на рис. 2.2. Изображение объекта с помощью объектива 2 проектируется в плоскости нити пирометрической лампы (эталонной). Наблюдатель, рассматривая с помощью окулярной линзы 6 изображение нити, видит его на фоне изображения нагретого тела.

Между пирометрической лампой и объективом по мере надобности вводят поглощающее стекло, а между лампочкой и глазом наблюдателя – светофильтр. Изменяя силу тока накала пирометрической лампы, добиваются совпадения её яркости с яркостью нагретого изделия. Тогда глаз наблюдателя перестанет различать нить на фоне изображения объекта и она, как говорится, «исчезнет».

Упрощенная схема оптического пирометра (типа ОППИР) показана на рис. 2.3, а. Прибор состоит из оптической системы и миллиамперметра 1 со шкалой, градуированной в °С на разные пределы измерения яркостной температуры. Телескоп имеет объектив 2 и окуляр 5, с помощью которых он наводится на объект измерения. Между объективом и пирометрической лампой размещается серый светофильтр 3, а между лампой и окуляром – красный 6.

Нить накала лампы видна в поле, наблюдаемом в телескоп. Лампа питается током от аккумуляторной батареи Б. Ток накала нити регулируется реостатом R и измеряется показывающим прибором

Р и с. 2.2. Оптическая система яркостного визуального пирометра:
1 – визируемый объект; 2 – объектив пирометра; 3 – входная диафрагма; 4 – поглощающее стекло;
5 – нить пирометрической лампы; 6 – линза окуляра; 7 – красный светофильтр; 8 – выходная диафрагма

Для измерения температуры тела телескоп пирометра наводится на его излучающую поверхность при введенном реостате. Нить лампы при этом имеет небольшой накал и наблюдается в виде черной линии (дуги) на светлом фоне, как это показано на рис. 2.3, б.

Р и с. 2.3. Упрощенная схема оптического пирометра ОППИР: а – схема пирометра; б, в, г, – вид нити, наблюдаемой в телескоп

По мере уменьшения сопротивления реостата ток увеличивается, пирометрическая лампа разогревается и в момент совпадения яркостей нити и объекта наблюдения накаленная часть нити «исчезает» на фоне нагретого предмета (рис. 2.3, в). В этот момент стрелка прибора устанавливается на делении шкалы, соответствующем измеряемой яркостной температуре. При дальнейшем увеличении накала лампы нить будет иметь вид светлой линии на темном фоне (рис. 2.3, г).

Зная зависимость для данного прибора яркостной температуры нити лампы от силы тока накала и измерив величину тока в момент исчезновения нити, определяют яркостную температуру объекта.

Определение яркостных температур с помощью спектральных формул Планка или Вина требует измерение яркостей тел на возможно более узком участке спектра. Существуют установки, снабженные сложной спектральной аппаратурой, позволяющие измерять яркости тел в очень узких спектральных интервалах. Применимость таких установок пока ограничивается только лабораторными условиями. Поэтому в оптических пирометрах широкого применения для монохроматизации света используют стеклянные светофильтры. Наиболее широко используется красное стекло КС-15 толщиной 2 мм.

На рис. 2.4 представлены:

– график пропускания такого стекла для различных длин волн (фактически пропускается только область с длиной волны λ>0,62 мкм);

– кривая относительной чувтвительности человеческого глаза (наибольшая эффективность зрения в центре, для λ= 0,5-0,6 мкм).

Р и с. 2.4. Кривые спектральной чувствительности человеческого глаза (1) и пропускания красного светофильтра (2)

При визировании через красное стекло человеческий глаз воспринимает яркость объекта в сравнительно нешироком участке спектра (площадь abc).

Использование в оптических приборах красной области спектра позволяет понизить температурную границу применимости пирометра с исчезающей нитью. Красное стекло для облегчения наводки и фокусирования при малой яркости объекта может быть выведено из поля зрения, но при осуществлении уравнивания яркостей фильтр обязательно должен быть включен в оптическую схему прибора.

Изменение температуры самого красного светофильтра приводит к смещению границы его пропускания, что вызывает отклонение эффективной длины волны, на которой проводится измерение, и, соответственно, к появлению дополнительной погрешности.

Р и с. 2.5. Оптический прецизионный пирометр Р и с. 2.6. Промышленный оптический пирометр

На рис. 2.5 показан отечественный прецизионный оптический пирометр с исчезающей нитью типа ЭОП, который применяют как для эталонных работ по воспроизведению шкалы температур, так и для измерений температур при различных научных исследованиях. Прибор отличается большой светосилой (1:3) и благодаря этому может быть использован для измерения яркостных температур в красной области спектра начиная уже от 800°С. На рис. 2.6 представлен переносной промышленный оптический пирометр типа ОППИР. В устройствах этого типа используется встроенный измерительный прибор (вольтметр).

Назначение, принцип действия, особенности устройства оптических пирометров с исчезающей нитью

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 20

По принципу действия пирометры излучения разделяют на оптические и радиационные.

Оптический пирометр служит измерителем одноцветного (монохроматического) излучения, а радиационный пирометр — измерителем полного излучения. Принцип действия оптического пирометра (рисунок 1) основан на сравнении яркости свечения нагретого тела и раскаленной нити специальной фотометрической лампы накаливания, распо­ложенной между глазом на­блюдателя и измеряемым объ­ектом. Сравнение происходит через красный светофильтр, пропускающий излучение только определенной длины волны (около 0,65 мк).

1 — фотометрическая лампа, 2 — свето­фильтр. 3 — указатель температуры, 4 — окуляр, 5 — реостат регулировки накала лампы, 6— объектив

Рисунок 1 — Схема оптического пиро­метра

а) б) в)

а — совпадение яркости нити и тела, температура которого измеряется, б — температура нити выше температуры тела, е — температура нити ниже тем­пературы тела

Рисунок 2 – Регулировка накала нити лампы оптического пирометра

Через окуляр наблюдатель направляет пирометр на измеряемый объект. Накал нити лампы (рисунок 2) регулируется реостатом. В цепь лампы, реостата и аккумуляторной батареи включен амперметр. Поскольку температура нити зависит от величины тока накала, то шкала амперметра градуируется непосредственно в единицах измеряемой температуры.

Электрические и оптические детали пирометра размещены в корпусе. Перед лампой расположен объектив и защитные светофильтры. Между глазом наблюдателя и нитью лампы находится окуляр, через который нить лампы видна в достаточно большом масштабе.

При измерении температуры наблюдатель смотрит сквозь оптический пирометр на нагретое тело и фокусирует объектив, добиваясь четкой видимости. Плавной регулировкой реостата увеличивают накал нити лампы, пока яркость ее свечения не совпадет с яркостью измеряемого нагретого тела (рисунок 2, а).

Если измеряемая температура выше 1400° С и яркость излучения объекта очень велика, то между объективом и лампой по­мещают поглощающий светофильтр, чтобы не перекаливать нить лампы.

Оптический пирометр ОППИР-017 (рис. 67) позволяет измерять температуру в пределах 800— 6000° С. Для питания пирометрической лампы применен сдвоенный щелочной аккумулятор НКН-10. Сила тока в лампе регулируется реостатом. Электро­измерительный показывающий прибор представляет собой диф­ференциальный амперметр с дву­мя рамками, который реагирует на изменение тока в цепи питания и напряжения на пирометричес­кой лампе. При этом автоматичес­ки учитывается изменение сопро­тивления нити лампы от темпера­туры ее накала. Использование такой схемы позволяет свести к минимуму нерабочий участок шкалы прибора, которая градуи­руется в градусах яркостной тем­пературы объекта измерения.

Date: 2015-07-10; view: 527; Нарушение авторских прав

Понравилась страница? Лайкни для друзей:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *