(от греч. pýr - огонь и ...метр
приборы для измерения температуры непрозрачных тел по их излучению в оптической диапазоне спектра. Тело, температуру которого определяют при помощи П., должно находиться в тепловом равновесии и обладать коэффициентом поглощения, близким к единице (см.
Пирометрия)
. Распространены яркостные, цветовые и радиационные П. Основным типом является яркостный П., обеспечивающий наибольшую точность измерений температуры в диапазоне 10
3-10
4 К. В простейшем визуальном яркостном П. с исчезающей нитью (
рис. 1) объектив фокусирует изображение исследуемого тела на плоскость, в которой расположена нить (ленточка) эталонной лампы накаливания. Через окуляр и красный фильтр, позволяющий выделять узкую спектральную область около длины волны λ
э = 0,65
мкм, нить рассматривают на фоне изображения тела и, изменяя ток накала нити, добиваются выравнивания яркостей нити и тела (нить в этот момент становится неразличимой). Шкала прибора, регистрирующего ток накала, прокалибрована обычно в °С или К, и в момент выравнивания яркостей прибор показывает так называемую яркостную температуру (См.
Яркостная температура)
(
Tb) тела. Истинная температура тела
Т определяется на основе законов теплового излучения (См.
Тепловое излучение) Кирхгофа и Планка по формуле:
Т = TbC2/(C2 + λ эТь Inαλ,Τ), (1)
где C2 = 0,014388 м ․К, αλ, T - коэффициент поглощения тела, λ э - эффективная длина волны П.
Точность результата в первую очередь зависит от строгости выполнения условий пирометрия, измерений (α
λ, T ≈ 1 и др.). В связи с этим наблюдаемой поверхности придают форму полости. Основная инструментальная погрешность обусловлена нестабильностью температурной лампы. Заметную погрешность могут вносить также индивидуальные особенности глаза наблюдателя. У фотоэлектрических П. (
рис. 2) этот вид погрешности отсутствует. Погрешность образцовых лабораторных фотоэлектрических П. не превышает сотых долей градуса при
Т = 1000 °С. Промышленные серийные фотоэлектрические П. обладают на порядок большей погрешностью, визуальные - ещё на порядок большей. Образцовые яркостные П. приняты в качестве основных интерполяционных приборов, определяющих Международную практическую температурную шкалу (См.
Международная практическая температурная шкала)
(МПТШ-68) при температурах выше точки затвердевания золота (1064,43 °С).
Для измерения температуры тел, у которых α ≈ const в оптическом диапазоне спектра, применяют цветовые П. Этими П. определяют отношение яркостей обычно в синей и красной областях спектра
b1(λ
1, T)/
b2(λ
2,
T) (например, для длин волн λ
1 = 0,48 мкм и λ
2 = 0,60
мкм)
. Шкала прибора прокалибрована в °С и показывает цветовую температуру (См.
Цветовая температура)
Tc. Истинная температура
Т тела определяется по формуле
.(2)
Цветовые П. менее точны, менее чувствительны и более сложны, чем яркостные; применяются в том же диапазоне температур.
Наиболее чувствительны (но и наименее точны) радиационные П., или П. суммарного излучения, регистрирующие полное излучение тела. Действие их основано на Стефана - Больцмана законе излучения (См.
Стефана - Больцмана закон излучения) и Кирхгофа законе излучения (См.
Кирхгофа закон излучения). Объектив радиационных П. фокусирует наблюдаемое излучение на приёмник (обычно термостолбик или болометр), сигнал которого регистрируется прибором, прокалиброванным по излучению абсолютно чёрного тела и показывающим радиационную температуру (См.
Радиационная температура) T
r. Истинная температура определяется по формуле
(3)
где αΤ - полный коэффициент поглощения тела. Радиационными П. можно измерять температуру, начиная с 200°С. В промышленности П. широко применяют в системах контроля и управления температурными режимами разнообразных технологических процессов.
Лит.: Рибо Г., Оптическая пирометрия, пер. с франц., М. - Л., 1934; Гордов А. Н., Основы пирометрии, 2 изд., М., 1971.
В. Н. Колесников.
Рис. 1. Принципиальная схема визуального яркостного пирометра с исчезающей нитью: 1 - источник излучения; 2 - оптическая система (телескоп пирометра); 3 - эталонная лампа накаливания; 4 - фильтр с узкой полосой пропускания; 5 - объектив; 6 - реостат, которым регулируют ток накала; 7 - измерительный прибор (миллиамперметр).
Рис. 2. Оптическая система автоматического фотоэлектрического пирометра: 1 - источник излучения; 2 - линзы оптической системы; 3 - модулятор, попеременно пропускающий излучение источника и эталонной лампы 4 к фотоэлементу 7; 5 - фильтр с узкой частотной полосой пропускания; 6 - погнутая линза. Фотоэлемент поочерёдно освещается то источником, то лампой. При неравенстве создаваемых ими освещённостей в цепи фотоэлемента возникает переменная составляющая фототока, амплитуда которой пропорциональна разности освещённостей. При измерениях ток накала лампы регулируют так, чтобы переменная составляющая фототока стала равна нулю.