Способ измерения температуры покрытий

Способ измерения температуры покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиационной пирометрии и может быть использовано в энергетических машинах и аппаратах, космической технике, при исследовании свойств покрытий. Цель изобретеиия - повышение точности измерения температуры покрытий. Для этого в объекте, на который нанесено покрытие, помещают модель черного тела, измеряют его температуру, затем измеряют излучение покрытия и модели черного тела на 10-12 длинах волн в спектральном интервале 0,15- 0,25 мкм, rfo измеренным данным рассчитывают температуру покрытия. Дан- НЬ1Й способ Измерения температуры покрытий имеет широкую область применения и достаточно прост, I табл. а е

СОЮЗ СОВЕТСНИХ сОцИАлистичесних

РЕСПУБЛИН

А1 (51)5 4 01 J 5/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTPM (46) 23.03.92. Бюл. Р 11(21) 4038777/25 (22) 21.03.86 (71) Институт высоких температур

AH СССР (12) Л.Н.Латыев, К.Н.1Пестаков и Й.Я.Чеховской (53) 535.21(088.8) (56) Линевег Ф. Измерение температур в технике.- М.: Металлургия, 1980, с.352;

Гордов А.k. Основы пирометрии.М.: Металлургия, 1971, с.356. (54) СПОСОБ ИЗМКРКНИЯ ТКМПКРАТУРЫ

II0KPHTHA (51) Изобретение относйтся к радиационной пирометрии и мокет быть ис„.SU„„1393039 пользовано в энергетических машинах и аппаратах, космической технике, при исследовании свойств покрытий. Цель изобретения — повышение точности иэ» мерения температуры покрытий. Для этого в объекте, на который нанесено покрытие, помещают модель черного тела, измеряют его температуру, эатем измеряют излучение покрытия и модели черного тела на 10-12 длинах волн в спектральном интервале 0,150,25 мкм. Па измеренным данным рассчитывают температуру покрытия. Данный способ Измерения температуры покрытий имеет широкую область применения и достаточно прост. 1 табл. а

i 3S1O SS

Изобретение относится к радиацион" ной пирометрии и может быть использовано в энергетических машинах и аппаратах, космической технике, при исследовании свойств покрытий.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры покрытий, Сущность изобретения можно пояснить следующим образом, Величина сигнала S соответствующего излучению покрытия на длине волны Л, ранна

1О

S „= ЛF(h Т)С, Л ехр — Л), 1 где К Л вЂ” коэффициент преобразования измерительной системы; С(Х, Г) — спектральная излучательная способность покрытия;

С, — первая постоянная Планка; с 1 — вторая постоянная Планками

Т вЂ” температура покрытия.

Аналогично величина сигнала SA о соот: ..тствующего излучению черного тела, равна

25

Я„= K С Л exp(- - -) .,б $ С

Л Л А 0 (2) 30 где То — температура черного тела, Лрологарифмировав отношение величин сигналов, согласно уравнениям (1), (2), получим

Еп Г(Л,т) - C,/Aò aT = 1n S„/О„, З5 (3) (4) где 4Т То Т (То ° логарифмическая функция 1п Е (Л,T) в ограниченных участках спектра яв- 40 ляется достаточно гладкой функцией длины волны H может быть аппроксимнрована полиномом и-й степени (при

Т = const); в резупьтате получим уравнение 45 и

Сю ЯЛ, » а; Л вЂ” -- 6Т = 1п-

Лтo SË в котором и+1 неизвестных коэффициентов полииома а,. и разность температур aT.

Определив S>/Б Л, по крайней мере, при и+2 длинах волн, получим замкнутую систему уравнений, иэ которых определяется 4Т 55

С1 $Л . а,. A; — --;у- вт = 1п —,, (52

Д = 1,2...n+7 aT = Т вЂ” Т, где h — длина волны излучения;

Б . — величина сигнала соответстЛ1

В вующего излучению покрытия на длине волны Л; о

Б . — величина сигнала, соответстл нующего излучению черного тела на той же длине волны.

1Iоскольку Т известна, то из a T сразу определяется температура покрытия Т.

Учитывая, что уравнения системы (5) являются приближенными, получим приближенное значение температуры покрытия. При необходимости его можно уточнить, решая систему (5) и используя в качестве То значение температуры покрытия, найденное на предыдущем этапе.

Чтобы уменьшить влияние случайных ошибок, следует увеличивать число длин волн, на которых производится измерение отношения величин сигналов, до 10-12. Анализ также .показал, что наиболее выгодно представлять

1n f.(A,T) линейной функцией длины волны, так как при более высоких степенях . олинома сильно возрастает неустойчивость решения системы (5), что приводит к общему возрастанию погрешности определения 4Т.

Лри расширении используемого ин» тервала длин волн точность определения Т при прочих неизменных условиях повышается, однако при этом возрастает погрешность аппроксимации

3п E(Л,Т) линейной функцией, что прн водит к увеличению погрешности 4Т (и Т). Использование интервала дпин волн от 0,15 до 0,25 мкм является с этой точки зрения оптимальным, Способ применим в основном в нидимой и ближней инфракрасной областях спектра. Лри этом более короткий спектральный интервал предпочтительнее использовать н видимой области, а в ближней инфракрасной области— более длинный.

Пример выполнения данного способа.

Рассматриваемым способом измерялась температура поверхностного слоя расплава шлака при исследовании его иэлучательной способности. В равномерно обогреваемый тигель с расплавом шлака была погружена закрытая с конца трубка — модель черного тела, Температура поверхносгого слоя шлака в силу взаимодействия с окружающей

С 8«! )

i Лт = -- Г— <1 Т = .!.и --„. «

« «

2Оя +а

1«2,,«?и

= Tc-Т, дТ

25 где

l л <««а

С о

БЛ

<«

Л

35

0,84

0,90

0,88

0,86

Л., мк; о, Ь.л/-С л

0,1096 0,1!43

0,1096

0,0958 0,1049

0,0912

l,0

0,92 0,94 0,96 0,98

0,1192 0,1242 0,1292 0,1343

A, мкм

Л Л

0,139?

".orTàâHòåëü О,Кружилина

РЕдактоР Т.ОРловскЯЯ ТехРед 11.Верес Корректор А Обгучар

Тираж 440 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ !З16

Производствен.!о-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. .1>ое«<ТНЛЯ, средой и других причин отличлется от температуры <<сновной массы расплава, т.е ° поверхностный слой может рассматриваться клк покрытие. Температура черного телл измерялась оптически пирометром 3< !1-66 с погреп1ностью 0,1Х. Излучение поверхности и черного тела нлпт;л1лялось оптической систем"й в мон<хр«<мято!!

Приемником излучения служил фотодиод 1!epeHHh!e с по",<оцью циф»ового

PìHepçr<ëúTìeòðë при Т,, -- 59? К, представлены в т лблипе.

На ОСНРВЯНИИ ЭТИХ ДЛИНАХ По СПЕциалтъ11ой прогpaMMe, в ко;<рой для т1овыл<ения устойчивое и ре<1 ???????? ???????? ?????????????????? ?????????????????????????????? ??????????????, ???? ?????? ???????????????????? ???????????????? ??????,??????????????: 0 ?? !52 ??; ??.??. tй СПОСР <НОР T!«I «1РКОСТНОй гемпе«<, турь1, с><стяни«тл 4 К.

Данный1 спс с< и -1мерения "емперлтуры покрытий имеет широкую область применения, вплоть до темп рлтур раэрунения мя-.=-риал» покрытия, достаточно прост и е=".. в1<сокую точность, приближл«11эуюся .:;:<>чно "YH измерения

9 !039 темпРр < T« phI опти 1еск <и < .ИГ- «<ет!<ом Iio модели черного телл.

Ф о р м у л я и з о б р т е н и я

Способ измере11ин теM<;Pg -.< гурь! покрытий, включлю1ций рл <мещение в, теле, нл котором !Iлнecе!(<> и«31<- ., yем<;e пn— крытие, м<<де.<<з ч<тр!1<-го T< ьа ние его темп рлтур1,<«о т .;; и ч л In-1Э И Й С Я ТЕ <«<Гт <, " »r.!!h < .ЯЫщения то Lír<г;и >н и;< 1H -.>»h»«и-,— меряют иэлуче.;п1я по. рыт< p i< моле и черноГо т< ля н>i l 0-12 дпи1.л . <лол." в

<< си ектрлльном н 1те рв ало J, -!1. 25 мкм « а тампер,1туру !10Кр! тия Т определяг1т И из систем.;. урлв11е<11п1 длина волны излучения; постоянные для длиной температуры Т; вторая п<<стоян<1ля Планка; темпе рлт <р-т чар!;ого -:елл; величина сигнллл, соответству1<щего излу.-.е<1и«. покрытия на длине волны Л

« величина сигналя, оответс;— вующего излучен!по черного тела на той е д;1ине волны «1.