При измерении очень высоких температур, например, раскаленных тел, а также температур тел, удаленных от наблюдателя (звезд), нельзя пользоваться обычными методами измерения температур: термометрами, электрическими термометрами (термопарами). В этих случаях о температуре тела можно судить по его излучению. Совокупность методов измерения высоких температур, основанных на законах теплового излучения, в частности, на использовании зависимости испускательной способности тела от его температуры, называется оптической пирометрией. Приборы, которые применяются в оптической пирометрии, называются оптическими пирометрами. Они бывают трех видов: радиационные, яркостные и цветовые.
В радиационных пирометрах регистрируется энергетическая светимость исследуемого нагретого тела. В яркостных пирометрах - излучение в каком-либо узком участке спектра, т.е. испускательная способность исследуемого тела на определенной длине волны λ. В цветовых сравнивается испускательная способность на двух длинах волн Л 1 и Л 2
Измерение температуры тела в данной работе производится при помощи оптического яркостного пирометра с исчезающей нитью. Такой пирометр применяется в разных отраслях промышленности и имеет пределы измерения температур 700 – 2000 0С.
Оптический пирометр с исчезающей нитью состоит из зрительной трубы П, в фокусе которой находится эталонная лампочка накаливания Л. Труба П наводится на источник излучения (в нашем случае - раскаленная нить лампочки накаливания N) при помощи линзы Л1, находящейся в фокусе объектива трубы O1, изображение нити лампы N сводится в плоскость нити лампочки Л (нити лампочек должны быть видны одинаково четко). Вторая линза Л2, помещенная в окуляре трубы. О2, дает увеличенное изображение нитей лампочки Л и лампочки N. Лампочка Л питается током от аккумуляторной батареи Б. Накал лампочки Л регулируется реостатом R посредством кольца r, находящегося в передней части трубы О2 пирометра. Регулируя реостатом R величину тока в лампочке Л, можно уравнять яркости обеих нитей накала, добившись исчезновения видимости нити Л на фоне нити N. В этом случае температура нитей станет одинаковой.
При пользовании пирометром сравнение яркости происходит в ограниченной области спектра, поэтому для получения монохроматического излучения в трубе окуляра О2 помещен красный светофильтр. Температуру нити считают по вольтметру Vt, включенному параллельно эталонной лампочке, со шкалой, градуированной непосредственно в градусах. При температурь выше I400 0С необходимо вводить дымчатый светофильтр ДФ.
Измерение температуры с помощью пирометра
1. Собрать электрическую цепь для накала лампы N. Подготовить оптический пирометр к проведению измерений, для чего:
а). проверить положение стрелки электроизмерительного прибора Vt на нуле;
б) ввести все сопротивление реостата пирометра, поворачивая кольцо r влево до упора;
в) присоединить через ключ К провод с наконечниками (от ручки пирометра) к зажимам аккумуляторной батареи Б:
г) постепенно поворачивая кольцо реостата r no часовой стрелке, включить ток в цепь лампы Л и довести накал нити 1000 °С;
д) передвигая тубус окуляра 02, добиться резкости изображения нити пирометра.
2. К лампе накаливания N подвести определенное напряжение.
3. Для попечения света одной длины волны ввести монохроматический (красный) светофильтр на λ= 0,65 мкм, поворачивая кольцо КрФ, и еще раз подстроить фокусировку нити пирометра.
4. Направив объектив пирометра 01 на раскаленную нить исследуемой лампочки и передвигая тубус объектива, добиться резкого изображения этой нити: это изображение должно быть в той же плоскости, что и нить лампы пирометра; смещая немного глаз перед окуляром, можно проверить, выполняется ли это условие.
5. Измерить температуру нити исследуемой лампы при данном накале. Для этого изменять яркость нити эталонной лампы поворотом кольца реостата r до того момента, пока изображение среднего участка (вершина дуги) нити этой лампы не исчезнет на фоне (сольется с фоном) нити исследуемой лампы. В этот момент сделать отсчет температур (t0C) по электроизмерительному прибору Vt по шкале отсчета температур от 800 до 1400°С.