В этой статье объясняется, что такое пирометры и для чего они используются. Итак, вы узнаете, как работает пирометр, какие бывают типы пирометров, а также преимущества и недостатки пирометров.
Что такое пирометр?
Пирометр – это прибор, позволяющий измерять температуру тела, не прикасаясь к нему. Другими словами, пирометр – это термометр, измеряющий температуру дистанционно.
Например, пирометр может измерять температуру очень горячих металлов (+600 ºC). Очевидно, что эти значения температуры невозможно было бы определить путем контакта с металлом. Ниже мы увидим больше применений этого типа измерительных приборов.
Работа пирометра основана на измерении излучения, испускаемого телом, по которому можно рассчитать температуру тела.
Следовательно, отличие пирометра от термометра заключается в способе измерения температуры. Пирометр может измерять температуру тела на расстоянии, тогда как термометр должен иметь физический контакт с телом. Кроме того, пирометры могут измерять гораздо более широкий диапазон температур, чем термометры.
Хотя инвентарный номер пирометра неизвестен, его изобретение приписывают голландцу Питеру ван Мюсшенбруку и англичанину Джозайе Веджвуду, которые независимо друг от друга разработали устройства, очень похожие на пирометр.
Как работает пирометр?
Теперь, когда мы знаем определение пирометра, давайте разберемся в принципе работы этого измерительного прибора.
Любое тело, температура которого превышает 0 К, излучает тепловое излучение, величина которого зависит от его температуры. Таким образом, чем горячее тело, тем большее тепловое излучение оно излучает.
Работа пирометра основана на законе Стефана-Больцмана, который связывает температуру тела с испускаемым им тепловым излучением. Таким образом, пирометр измеряет излучаемое телом излучение и, применяя закон Стефана-Больцмана, рассчитывает температуру тела.
Точнее, формула закона Стефана-Больцмана выглядит следующим образом:
Золото:
- ЧАЙ
– тепловое излучение, излучаемое телом.
-
– характерная излучательная способность тела.
-
– постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67·10 -8 Вт·м -2 ·К -4 .
-
это температура тела.
Виды пирометров
Пирометры можно разделить на три типа в зависимости от того, как они улавливают тепловое излучение объекта.
- Оптический пирометр : тип пирометра, который сравнивает испускаемое излучение с излучением калиброванного света для измерения температуры объекта. Таким образом, измерение температуры зависит от видимого света, излучаемого телом. Этот тип пирометра используется для измерения температур выше 700°C.
- Радиационный пирометр : тип пирометра, который определяет температуру тела по излучаемому им излучению. Обычно диапазон измерения составляет от 550°C до 1600°C.
- Инфракрасный пирометр : тип пирометра, работа которого аналогична радиационному пирометру, однако он обнаруживает только излучение с длиной волны от 0,4 до 0,7 мкм. Он может измерять очень широкий диапазон температур, обычно от -50°C до 4000°C.
Преимущества и недостатки пирометра
Преимущества пирометра:
- Измерение температуры пирометром происходит очень быстро (обычно занимает менее секунды).
- Диапазон температур, которые может измерять пирометр, очень широк.
- В отличие от обычного термометра пирометр не подвержен контактному износу.
- Пирометры позволяют измерять температуру движущихся тел.
- Избегаются ошибки из-за плохого теплового контакта.
Недостатки пирометра :
- Для точного определения температуры необходимо знать излучательную способность материала.
- Отражения от источников теплового излучения или окружающего света могут повлиять на измеренное значение температуры.
приложения пирометра
Пирометры очень полезны для измерения температуры поверхности, к которой очень трудно получить доступ или к которой нельзя прикоснуться, потому что она очень горячая. Например, с помощью пирометра можно узнать температуру мотора или недоступной части машины.
Точно так же пирометры позволяют измерять температуру движущихся тел. Например, пирометр — это прибор, используемый для измерения температуры вращающейся турбины.
Кроме того, пирометр может измерять гораздо более широкий диапазон температур, чем термометр, поэтому пирометры используются для измерения очень высоких температур. Например, в металлургических печах пирометр используется для непрерывного измерения температуры обрабатываемого металла.