Способ измерения температуры Советский патент 1979 года по МПК G01J5/50 

1

Т1зобретение относится к технике из-N мерения температуры, а именно к оптической пирометрии, и может быть использовано для измерения температуры конденсированных (жицках и твердах) неметаллических веществ.

Известны способы оптической пирометрии, основанные на измерении интенсивности теплового излучения или распределения энергии в сплошном спектре теплового излучения вещества 1 .Теоретической основой известных способов являются законы теплового излучения.

Способ суммарной радиации оптической пирометрии, основанный на измерении энергетической яркости, дает значение радиационной температуры, котирую далее -приводят в соответствие с истинной температурой. Этот способ является наименее точным оптическим способом измерения температуры.

Цветовой способ оптической пирометри основан на измерении распределения интенсивности в спектре излучения тела.

Этот способ дает так называемую цветовую температуру и довольно сложен при , реализации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу измерения температур является способ измерения яркостной температуры (спектрорадиометрнческпй), когда измеряется интенсивност излучения при одной длине волны (или, что практически то же сайое, яркостная температура) и по ней с использоваЕ1ием значений излучательной способности или результатов предварительной градуировки для конкретного вещества определяется температура 2.

Однако с понигкением температуры сильно падает чувствительность данного способа, так что наложные измерения в видимой области спектра возможны при температуре не ниже , а в инфракрасной области спектра - не ниже ЗОО С.

Спактрорадиометрический способ измерения температуры также обладает значительной инерционностью. Теоретически быстродействие этого способа ограничено характеристическим временем молекулярного движения, составляющим 10 . К недостаткам известного способа относится также его неиэбирательность, так как для многокомпонентных систем во можно только измерение суммарной сред ней температуры и невозможно измерение температуры каждой из компонент в отдельности. Целью изобретения является расширение температурного интервала измерений в сторону низких температур, достижени избирательности измерений в многокомпо нентных системах, повыиюние быстродействия измерений. Это достигается тем, что измеряют интенсивность поглощения и/или рассеяния (в том числе диффузное и комбинационное рассеяние по методу: нарушенного полного внутреннего отражетгая) в характеристических колебательных спектрал ных полосах конденсированного вещества и по уравнению связи этой интенсивности с температурой судят о температуре вещества. Эти полосы в спектре обуслов лены вынужденным поглощением света веществом в ИК-области спектра и обязаны своим происхождением молекулярным колебаниям, зависящим от температуры. Изобретение основано на установленной закономерности, заключающейся в том, что для подавляющего большинства неметаллов интенсивность поглощения или рассеяния в характеристических спектральных полосах, соответствующих внутримолекулярным колебаниям, линейно спадает с ростом температуры: V VO-K( , где У- - интенсивность поглощения ил рассеяния при температуре Л - интенсивность при произвольных значениях температуры Т К - коэффициеЕ1т пропорционально ти. Отсюда .т. Изменение измеряемой величины с температурой основано на квантовых за конах вынужденного поглощения и/или рассеяния света веществом, далеким от термодинамически равновесного состояния Непосредственная связь измеряемой интенсивности с конкретным состоянием вещества (при фиксированной температуре) дается законом Бугера-Ламберта-Бера. . Предложенный способ имеет следуюш,ие преимущества: чувствительность и точность метода принципиально не снижаются по мере понижения температуры, включая криогенную область низких температур; измеряемая величина связана с изменением колебательного состояния, имеюД19ГО характеристическое время сек, а не с атомно-молекулярным поступательным движением с характеристическим временем , как в известном способе, т.е. возможно повышение быстродействия измерения температуры до 1О°- 10 ceK.J измеряемая величина связана с характеристическими колебаниями, индивидуальными для каждого из веществ, молекул, радикалов, комплексов и поэтому дает информацию отдельно для каждого типа колебаний, а не интегральную величину; таким образом способ позволяет осуществлять избирательное измерение температурь для отдельных веществ, молекул, радикалов, комплексов, нходяяцих в состав многокомпонентных, систем; уравнение связи измеряемой величины с температурой проще такового уравнения связи для известного способа -И в настоящее время носит полуэмпирический характер. Для измерения температуры предлагаемым способом используют предварительную градуировку, а также стандартные образцы с известной интенсивностью поглощения и/или рассеяния света в определенных спектральных полосах. Выбор вещества для проведения измерений не представляет труда, так как для этой цели пригодны практически любые неметаллические материалы с хорошо разрешенными колебательными спектральными полосами. Формула изобретения Способ измерения температуры, при котором HvBMepHiOT интенсивность излучения при одной длине волны, о т л и ч щ и и с я тем, что, с целью расширения температурного интервала измерений в сторону НИЗКИ.Х температур, достижения избирательности измерений в многоком-

56873496понечтных системах и повышения быстро-Источники информации, принятые во

действия измерений, измеряют интенсив-внимание при экспертизе ность поглощения и/ипи рассеяния в .характеристических колебательных спектраль-1. Рибо Г. Оптическая пирометрия,

ньк. полосах конденсированного вещества, sМ-Л.; Гос.технико-теоретическое иэд-во,

и по уравнению связи этой интенсивное-1934.

ти с температурой судят о температуре2. Гордое А. Н. Основы пирометрии.

вещества.M.j Металлургия, 1964.