нок істинної температури здійснюється шляхом вирішення системи рівнянь:
де: E 1, E 2 - вихідні сигнали обох фотоприймачів при їх температурі, що дорівнює Т 1;- Вихідні сигнали обох фотоприймачів, після їх нагрівання до температури Т 2; ? (?) - Функція коефіцієнта теплового випромінювання; ?- Довжина хвилі випромінювання; Т 1, Т 2 - виміряна температура фотоприймачів; М - характеристика, що залежить від оптичної схеми і інших параметрів конкретного пірометра; f (T,?) - спектральна щільність світності.
Спектральна щільність світності може бути представлена ??формулою Вина:
де: С 1, С 2 - постійні коефіцієнти,?- Довжина хвилі випромінювання вимірюваного об'єкта, Т - термодинамічна температура.
Якщо є значення температури фотоприймача, значення довжин хвиль для кожного піддіапазону, а також вид залежності, то отримуємо систему 5-ти рівнянь з 5-ма невідомими, при вирішенні яких знаходиться шукана температура.
Патент №2347198 «тріхроматіческое пірометр» (патент приведений у додатку А5). Схема пристрою наведена на рис. 1.3:
Малюнок 1.3 - Блок-схема тріхроматіческое пірометра (1 - об'єктив, 2 - діафрагма, 3 - модулятор, 4 - електродвигун, 5 - оптична система, 6 - светоделітель, 7 , 8 - фотоприймачі, 9, 10 - світлофільтри, 11, 12, 13 - підсилювачі, 14 - мікропроцесор, 15 - індикатор)
Пірометр має об'єктив (1), у фокальній площині якого розташована польова діафрагма (2), що обмежує пучок променів, що надходять в пірометр.
У безпосередній близькості від польової діафрагми (2) встановлено модулятор (3), що обертається електродвигуном (4). На оптичної осі об'єктива (1) розташована проміжна оптична система (5), фокусуються потік випромінювання на фотоприймачі. На деякій відстані від оптичної системи (5) під кутом до оптичної осі об'єктива встановлено светоделітельное дзеркало (6), яке ділить потік випромінювання на дві складові. В одній складової розташований двухплощадочний фотоприймач (7), а в іншої складової - одноплощадочний фотоприймач (8). Перед двухплощадочним фотоприймачем встановлений світлофільтр (9), а перед одноплощадочним - фільтр (10). Вихід кожного фотоприймача підключений до відповідного підсилювача (11), (12), (13), сигнали з яких надходять на мікропроцесор (14), який управляє роботою індикатора (15). Світлофільтр (9) поглинає випромінювання у видимій частині спектру, наприклад, в області довжин хвиль? =0.3 ... 0.6 мкм. Така властивість світлофільтру необхідно для того, щоб уникнути небажаної засвічення від внутрішніх стінок труби пірометра. Перший майданчик двухплощадочного фотоприймача виконана у вигляді фільтра, що пропускає випромінювання з довжинами хвиль? gt; 0.8 мкм.Вторая майданчик розташований тандемом за першою так, що на неї потрапляє випромінювання, що пройшло через першу площадку. Перший майданчик для видимій частині спектру має смугу пропускання, наприклад, в області довжин хвиль? =0.6 ... 0.7 мкм.Вторая майданчик для короткохвильовій області ІЧ-спектра - з смугою пропускання, наприклад, в області довжин хвиль? =1 ... 1.1 мкм. Перед одноплощадочним фотоприймачем (8) встановлено фільтр (10), що обмежує спектральний склад середньохвильового потоку ІЧ-випромінювання областю? =2 ... 3 мкм.
Спектральна щільність L? енергетичної яскравості з урахуванням коефіцієнта спрямованого теплового випромінювання? (?) для реальних тіл визначається за формулою Вина:
де:?- Довжина хвилі випромінювання, Т - температура тіла.
Коефіцієнт теплового випромінювання? (?) не є постійною величиною, а залежить від довжини хвилі?. Тому, коли дані про? (?) Відсутні, використовується апроксимація? (?), Наприклад, лінійна. У таких випадках вимірювання проводяться не менше, ніж у трьох ділянках спектра.
Якщо прийняти? (?)=a + b ?, то, склавши систему рівнянь Вина для трьох ділянок спектра, отримаємо:
Виходить три рівняння з трьома невідомими. Таким чином, застосування тріхроматіческое пірометрії дозволяє помітно зменшити вплив випромінювальної здатності? (?) На результати теплового стану тіл.
2. Розробка функціональної схеми вимірювального пристрою
Рисунок 2.1 - Функціональна схема вимірювального пристрою (ОС - оптична система, СДУ - светоделітельное пристрій, ФП1, ФП2 - фотоприймачі, У1, У2 - підсилювачі, АЦП1, АЦП2 - аналого-Цифрові перетворювачі, МКП - мікропроцесор, БП - блок живлення, ІП - джерело живлення)
Потік теплового випромінювання проходить через оптичну систему (ОС) в светоделітельное пристрій (СДУ), після чого потрапляє на фотоприймачі (ФП1)...
