|
Aim.uz
Нурланиш пирометрлари
Юқорида кўрилган, ҳароратни ўлчашга мўлжалланган барча термометрлар термометрнинг сезгир элементи билан ўлчанаётган жисм ёки муҳит орасида бевосита контакт бўлишини тақозо этар эди. Шунинг учун, ҳароратни ўлчашнинг бундай усуллари баъзан контактли усуллар деб юритилади. Бу усулни қўллашнинг юқори чегараси 1800...—2500°С. Аммо саноатда ва тадқиқотларда бундан юқори ҳароратларни ҳам ўлчашга тўғри келади. Бундан ташқари, кўпинча ўлчанаётган жисм ва муҳит билан термометрнинг бевосита контакти мумкин бўлмайди. Бундай ҳолларда ҳароратни ўлчашнинг контактсиз усули қўлланилади.
Нурланиш пирометрларининг ишлаш принципи қиздирилган жисмнинг иссиқлиги таъсирида ҳосил бўлган нурланиш энергиясини ўлчашга асосланган. Нурланиш пирометрлари 20 дан 6000°С гача бўлган ҳароратларни ўлчашда ишлатилади.
Иссиқлик нурланиши нурланаётган жисм ички энергиясининг электромагнит тўлқинлари тарзида тарқалиш жараёнидан иборат. Бу тўлқинлар бошқа жисмлар томонидан ютилганда улар қайтадан иссиқлик энергиясига айланади. Жисмлар ҳароратига тенг бўлган электромагнит тўлқинларни 0 дан ∞ гача бўлган оралиқда тарқатади. Қаттиқ ва суюқ моддаларнинг кўпи нурланишнинг узлуксиз спектрига эга, яъни барча узунликлардаги тўлқинларни тарқатадм. Бошқа моддалар (соф металлар ва газлар) нурланишнинг селектив спекторига эга, яъни улар тўлқинларни спектрнинг маълум чегараларидагина тарқатади. Тўлқин узунлиги λ ≈ 0,4 дан λ ≈ 0,76мкм) гача бўлган чегара кўринадиган спектрга моc келади. Кўринадиган спектрнинг ҳар бир тўлқин узунлиги маълум рангга мос келади.
λ ≈ 0,4 дан λ ≈ 0,44 мкм гача бўлган тўлқин eзунликлари тўқ бинафша рангга, λ ≈ 0,44 дан λ ≈ 0,49 мкм гача — кўк зангори, λ ≈ 0,49 дан λ ≈ 0,59 мкм гача тўқ ва оч яшил; λ ≈ 0,58 дан λ ≈ 0,63 мкм гача — сариқ— тўқ сарик; λ ≈ 0,63 дан λ ≈ 0,76 мкм гача — оч ва тўқ қизил рангга мос келади.
λ ≈ 0,76 узунликдаги тўлқинлар кўринмайдиган инфрақизил иссиқлик нурига киради.
Қиздирилган жисм ҳароратини орттириб борган сари ва унинг ранги ўзгариб бориши билан спектрал энергетик равшанлик, яъни маълум узунликдаги тўлқинлар (равшанлик) тезда ортади, шунингдек, йиғинди (интеграл) нурланиш сезиларли ортади. Қиздирилгаи жисмларнинг кўрсатилган хоссаларидан уларнинг ҳароратини ўлчашда фойдаланилади. Шу хоссаларга қараб нурланиш пирометрлари квазимонохроматик (оптик) спектрал нисбатли (рангли) ва тўлиқ нурланишли (радиацион) пирометрларга бўлинади.
Назарий жиҳатдан мутлақ қора жисмнинг нур чиқариши ҳодисасига асосланиш мумкин, унда нур чиқариш коэффициенти деб 1 қабул қилинади. Агар жисм ўзига тушаётган нур энергиясини бутунлай ютса, у жисмни мутлақ қора жисм дейилади. Барча реал физик жисмлар ўзига тушаётган нурларнинг бирор қисмини қайтариш қобилиятига эга. Шунинг учун, жисмнинг нур чиқариш коэффициенти бирдан кичик, шу билан бирга у маълум жисм табиатига ҳам, унинг сиртқи ҳолатига ҳам боғлиқ. Табиатда мутлақ қора жисм йўқ, аммо ўз хоссаларига кўра мутлақ қора жисмга яқин бўлган жисмлар мавжуд. Масалан, қора ғадир-будир бўёқ (нефть қуруми) билан қопланган жисм барча нур энергиясинн 96% гача ютади.
Спектрал энергетик равшанлик ва интеграл нурланиш модданинг физик хоссаларига боғлиқ. Шунинг учун, пирометрлар шкаласи мутлақ қора жисм нурланиши бўйича даражаланади. Ҳарорат ортиши билан спектрал энергетик равшанликнинг ортиши турли узунликдаги тўлқинлар учун турлича ва нисбатан унча юқори бўлмаган ҳароратлар соҳасида мутлақ қора жисм учун Вин тенгламаси билан тавсифланади:
(2.79)
бунда Е0λ — λ узунликдаги тўлқин учун мутлоқ қора жисмнннг спектрал энергетик равшанлиги; Т—• жисмнинг мутлақ ҳарорати; C1 ва С2 — нурланишнинг қабул қилинган бирликлар тизимига боғлиқ бўлган константалари қиймати; С1 = 2 πhC2,h — Планк доимийси; С — ёруғлик тезлиги; С2 = NhC/Rr , N — Авогадро доимийси; Rr — универсал газ доимийси; е— натурал логарифм асоси.
Турли узунликдаги тўлқинларнинг спектрал энергетик равшанлиги бир хил бўлмагани учун Вин тенгламасини оптик пирометрияда маълум узунликдаги тўлқинлар учун қўлланилади (одатда тўлқин узунлиги 0,65 ёки 0,66 мкм бўлган қизил ранг учун). Вин тенгламасидан тахминан 3000 0К гача бўлган ҳароратлар учун фойдаланса бўлади. Ундан ҳам юқорироқ ҳароратларда мутлақ қора жисмнинг нурланиш жадаллиги Планк тенгламаси билан характерланади:
(2.80)
Мутлақ қора жисмнинг интеграл нурланиши Стефан — Больцман тенгламаси билан тавсифланади:
(2.81)
бу ерда, Со — мутлақ қора жисмнинг нурланиш доимийси; Т — нурланаётган сиртнинг мутлақ ҳарорати, 0К.
Реал физик жисмлар энергияни мутлақ қора жисмга қараганда камроқ жадаллик билан нурлантиради. Квазимонохроматик пирометр билан ҳам тўла нурланиш пирометри билан ўлчаш натижасида шартли ҳарорат деб аталадиган ҳароратга эга бўлинади. Шартли ҳароратдан (равшанлик ҳароратидан) ҳақиқий ҳароратга ўтиш учун Вин тенгламасини ўзгартиришдан фойдаланилади.
Физик жисмнинг квазимонохроматик пирометр ёрдамида ўлчанган ёруғлик ҳарорати Тя бўйича ҳақиқий ҳарорати Т қиймати қуйидаги тенглама билан ифодаланади:
(2.82)
бу ерда, Тя — жисмнинг пирометр ёрдамида улчанган равшанлик (шартли) ҳарорати, 0К; λ. — тўлқин узунлиги, мкм; С2 — Вин тенгламаси доимийси; Еλ— жисмнинг берилган тўлқин узунлиги учун қоралик даражаси.
Реал жисм ҳарорати Т нинг тўлиқ нурланиш пирометри ёрдамида ўлчанаётган ҳақиқий қиймати қуйидагй тенглама билан ифодаланади:
(2.83)
бу ерда, Ту — тўлиқ нурланиш пирометри билан ўлчанган шартли ҳарорат; ε — барча узунликдаги тўлқинлар учун жисмнинг қоралик даражаси.
Do'stlaringiz bilan baham: |
