Контроль технологических процессов

Пирометры полного (суммарного) излучения. Для измерения радиационных температур нагретых тел применяют пирометры полного (суммарного) излучения или как их часто называют радиационные пирометры.

В качестве чувствительного элемента радиационного пирометра используется термобатарея. Тепловой поток направляется на рабочие спаи термоэлектрических преобразователей термобатареи, по степени нагрева которых определяется температура излучателя.

Наиболее распространенными в металлургии были радиационные пирометры типа «Рапир». В настоящее время они сняты с производства и заменены агрегатным комплексом стационарных пирометрических преобразователей и пирометров излучения АПИР-С. Пирометры излучения комплекса АПИР-С используются для измерения температур в диапазоне от 30 до 25000С с пределами допускаемой основной погрешности ±1,0; ±1,5 и 2,0% от верхнего предела измерения. В зависимости от принципа действия первичные пирометрические преобразователи комплекса АПИР-С подразделяются на пирометры полного излучения термоэлектрические (ППТ) и пирометры частичного излучения фотодиодные (ПЧД).

Пирометрические преобразователи полного излучения типа ППТ предназначены для измерения и контроля радиационной температуры объектов и преобразовывает суммарную энергию электромагнитного излучения нагретых тел в напряжение постоянного тока. Приемником излучения в этих преобразователях служит термобатарея из хромель-копелевой фольги.

Преобразователи частичного излучения типа ПЧД предназначены для измерения температуры объектов по электромагнитному излучению последних с использованием зависимости интегральной яркости излучения от температуры в ограниченном спектральном диапазоне длин волн. Приемником излучения преобразователей типа ПЧД являются германиевые или кремниевые фотодиоды.

Принцип действия пирометров спектрального отношения (иногда их называют цветовыми пирометрами) основан на методе измерения отношения интенсивностей излучения нагретого тела в двух участках спектра с определенными значениями длин волн. Это отношение однозначно определяет цветовую температуру тела.

При этом цветовой температурой реального тела называется такая температура абсолютно черного тела, при которой отношение интенсивности излучений его в двух длинах волн равно отношению интенсивиостей излучения реального нагретого тела, обладающего температурой, в тех же длинах волн.

Цветовая температурасерых тел равна их действительной температуре. Необходимо отметить, при температурах выше 10000С излучение большого количества окислов и карбидов металлов практически серое. Например, серый характер имеет излучение оксидных пленок (ванадия, хрома, кремния и т. п.) на поверхности стальной ванны. Это подтверждает преимущество цветового метода, поскольку как указывалось выше, яркостная и радиационная температуры всегда (в отличие от цветовой) ниже истинной.

Для тел, у которых спектральный коэффициент излучения убывает с ростом длины волны (у большинства металлов), цветовая температура больше истинной температуры. Для тел, у которых спектральный коэффициент излучения возрастает по мере роста длины волны (у многих неметаллических тел) цветовая температура меньше действительной.

В большинстве автоматических пирометров спектрального отношения измеряется логарифм отношения интенсивностей излучения на двух участках спектра (красном и синем).

Таким образом, пирометр спектрального отношения измеряет цветовую температуру по отношению монохроматических интенсивностей для двух длин волн видимого спектра.

Пирометры спектрального отношения в значительно меньшей степени, чем пирометры других типов, подвержены влиянию поглощения излучения в промежуточной среде.

Кроме того, преимуществом этого метода измерения температуры по сравнению с другими оптическими методами является то, что пирометром спектрального отношения можно измерить температуру тела, излучение которого отличается от излучения черного тела. Результат измерения в этом случае не зависит от излучательной способности тела, если она одинакова для двух длин волн.

Эти особенности пирометров спектрального отношения позволяют успешно их использовать для контроля температуры при производстве чугуна, проката, при непрерывной разливке стали. В практике для этих целей применяются пирометры спектрального отношения типа «Спектропир».