Способ измерения температуры

 

(72) Авторы изобретения

И. Л. Кузнецов н A. И. Лапшин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к технике измерения температуры, а именно к оптической пирометрии, и может быть использовано для измерения температуры конденсированных (жидких и твердвх) неме5 таллических веществ.

Известны способы оптической пирэметрии, 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, которую далее .приводят в соответствие с истинной температурой. Этот способ является наименее точным оптическим способом измерения температуры.

11ветовой способ оптической пнрэметрии основан на измерении распределения интенсивности в спектре излучения тела.

Этот способ дает так называемую цветовую температуру и довольно сложен при р еализ ации.

Наиболее близким по технической суш ности к предлагаемому способу измерения температур является способ измерения яркэстной температуры (спектрорадиэметрическпй), когда измеряется интенсивность излучения при одной длине волны (нли, чтэ практически то же самое, яркостная температура) и по ней с использованием значений излучательнэй способности или результатов предварительной градуировки для конкретного вешества определяется температура (2).

Однако с BDHH>KBfIHBM. температуры сильно падает чувствительность данного способа, так что надежные измерения в видимой области спектра возможны при температуре не ниже 800 С, а в инфракрасной области спектра — не ниже 300 С.

Спектрэрадиометрический способ измерения температуры также обладает значительной инерционностью. Теоретически

ВР 7349 быстродействие этогэ способа ограничено характеристическим временем мопеку-6 лярного движения, составляющим 10

10 сек.

К HBgocTBTKBM известногэ способа DTносится также его неизбирательность, так как для многокомпонентных систем возможно толькэ измерение суммарной средней температуры и невсзможно измерение температуры каждой из компэнент в отдельности.

Белью изобретения является расширение температурного интервала измерений в сторону низких температур, достижение избирательности измерений в многокомпонентных системах, повышение быстродействия измерений.

Это достигается тем, что измеряют интенсивность поглощения и/или рассеяния (в том числе диффузное и комбинационное рассеяние по методу- нарушенного полного внутреннего отражения) в характеристических колебательных спектральных полосах конденсированного вещества, и по уравнению связи этой интенсивности с температурой судят о температуре вещества. Эти полосы в спектре обусловлены 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 внутримопекулярным колебаниям, линейно спадает с ростом температуры:

Ч«ч -N(v- ) где 7 — интенсивность поглощения ипи

0 рассеяния при температуре

Ч я — интенсивность при произвольных значениях температуры Т;

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

V — T

Отсюда Т Т + или ЬТ"-— ьV Х

Изменение измеряемой величины с температурой основано на квантовых законах вынужденного поглощения и/или рассеяния света веществом, далеким эт термодинамически равновесного оостояния. 1-1епэсредственная связь измеряемэй интенсивности с конкретным состоянием вещества (при фиксированной температуре) дается законом Бугера-хамберта-Бера.

Предложенный способ имеет следующие преимущества: чувствительность и точность метода принципиально не снижаются по мере понижения температуры, включая криогенную область низких температур; измеряемая величина свчзана с изменением колебательного состояния, имеющего .характеристическое время 10" -й

10 сек, а не с атомно-молекулярным поступательным движением с характерис9 тическим временем 10 о-10 сек, как в известном способе, т.е. возможно IIoBbIшение быстродействия измерения температуры до 10 - 10 " сек измеряемая величина связана с характеристическими колебаниями, индивидуальными для каждого из веществ, молекул, радикалов, комплексов и поэтэму дает ин- формацию отдельно для каждого типа кэ25 пебаний, а не интегральную величину; таким образом способ позволяет осуществпчть избирательное измерение температуры дпч отдельных веществ, молекул, радикалов, комплексов, входящих в сосЭО тав многокомпэнентных систем; уравнение связи измеряемой величины с температурой прэще такэвэгэ уравнения связи для известного способа.и в настоящее время носит пэлуэмпирический харак35 т (зр

Для измерения температуры предлагаемым способом используют предварительную градунрэвку, а также стандартные обоазцы с известной интенсивнэстью погпо.ления 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 п ол ос ами.

Формула изобретения

Способ измерения температуры, при котором измеряют интенсивность излучения при одной длине волны, э т и и ч а-.

55 ю,л и и с я тем, чтэ, с цепью расширения температурного интервала измерений в стэрону низких температур, достижения избирательности измерений в многокэм5 687349 6 понентных системах и повышения быстро- Источники информапии, принятые во действия измерений, измеряют интенсив- внимание прн экспертизе ность поглощения и/или рассеяния в характеристических колебательных спектраль- 1. Рибо Г. Оптическая пирометрия. ных полосах конденсированного вещества, М-Л.> Гос.технико-теоретическое иэд-во, и по уравнению связи этой интенсивнос- 1934 ти с температурой судят о температуре 2. Гордов А. Н. Основы пирометрии. вещества. M. "Метаплургия," 1964.

Составитель Л. Латыев

Редактор Т. Клюкина Техред М. Кепемещ Корректор М. Пожо

Заказ 5722/39 Тираж 766 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4