Поверка радиационных термометров

Универсальным средством поверки пирометров являются тепловые

излучатели в виде моделей абсолютно чѐрного тела. Абсолютно черное тело

(АЧТ) в идеальном случае представляет собой нагретую полость с

отверстием, площадь которого пренебрежимо мала по сравнению с

площадью поверхности излучающей полости. Излучения АЧТ строго

описывается законами Планка, Вина и Стефана-Больцмана, являющимися

теоретической основой радиационной термометрии.

Важным условием соответствия свойств излучения АЧТ этим законам

является постоянство и однородность температуры по всей поверхности

излучающей полости.

Особенностью АЧТ, которая используется при поверке, является то, что

при заданной температуре яркость его отверстия и плотность потока

излучения, выходящего из него, являются хорошо воспроизводимыми.

Близость свойств излучения реальных тел к свойствам АЧТ

определяется коэффициентом черноты, который равен отношению яркости

или плотности потока излучения реального тела к соответствующим

характеристикам излучения АЧТ. У идеального АЧТ = 1, а у реальных тел

этот коэффициент изменяется в диапазоне от 0 < < 1. Например, плоская

полированная и неокисленная поверхность алюминия (= 0,03) имеет

яркость и поверхностную плотность радиационного теплового потока

примерно в 33 раза меньше, чем отверстие в полости, выполненной из того

же алюминия (˜ 1). Ориентировочные значения коэффициента

различных объектов, как правило, приводятся в справочных таблицах

руководства по эксплуатации пирометров.

Реализация АЧТ в виде моделей с различными конфигурациями

полостей, предназначенных для поверки пирометров, должны иметь >

0,98. Такие излучатели используют в качестве эталонов при передаче

единицы температуры радиационным термометрам методом прямых

измерений. Температуру моделей АЧТ измеряют в зависимости от диапазона

эталонными контактными термометрами или пирометрами.

При поверке пирометров устанавливают соответствие его

действительных метрологических характеристик, прежде всего погрешности,

требуемым значениям погрешности для пирометра данного типа. При

выполнении данной лабораторной работы необходимо экспериментально

установить это соответствие для поверяемого пирометра и принять решение

о возможности его применения в сфере государственного регулирования

обеспечения единства измерений.

Определение действительных метрологических характеристик

пирометров в данной работе проводят методом прямых измерений

температуры модели АЧТ, которая выполняет функцию эталонного

источника температуры.

Расположенный в горизонтальной трубчатой печи 1 цилиндрический

стакан 2 из жаропрочного металла с высокой теплопроводностью, например

из никеля, направлен открытым торцом в сторону поверяемого пирометра 4

и выполняет функцию модели АЧТ. Эталонный термоэлектрический

термопреобразователь 3 измеряет температуру донной части такого

излучателя, на которую визируют пирометр. Температуру излучателя задают

и поддерживают постоянной с помощью автоматического регулятора,

управляющего мощностью нагревателя печи. Пирометр располагают на

прочной станине 5 таким образом, чтобы его оптическая ось совпадала с

осью излучателя. Погрешность пирометра определяют по отклонению его

показаний от температуры модели АЧТ.

1 – Печь, 2 – Излучатель, 3 – Термопреобразователь, 4 – Пирометр, 5 – Станина

Рисунок 5.3. Схема поверки пирометров