22. Оптические пирометры

По мере возрастания t любого накаленного тела яркость его свечения увеличивается, а цвет изменяется. Если сравнивать различные удельные мощности излучения всегда в одних и тех же монохроматических (т.е. одноцветных) лучах или, что то же самое, в лучах одной и той же длины волны, то эти мощности будут зависеть от температуры тел.

Зависимость между удельной мощностью излучения (т.е. мощностью, излучаемой единицей поверхности тела в единицу времени), длиной волны излучения (т.е. цветом излучения) и температурой излучателя определяется законом Планка.

Так как измерять абсолютное значение яркости трудно, то в оптическом пирометре помещают эталон (нить) яркости, для которого заранее установлена зависимость яркости от температуры.

С яркостью нити сравнивают яркость тела, температуру которого измеряют.

Оптическая система пирометра позволяет рассматривать нить лампочки на фоне изображения накаленного тела.

Доводя яркость нити лампочки изменением тока накала до совпадения с яркостью накаленного тела, можно утверждать, что раз равны монохроматические яркости, то равны и температуры, а так как t-ра накала эталона всегда известна, то известна и измеряемая температура тела.

М

омент достижения равенства монохроматических яркостей определяют на глаз с большой точностью.

Д

Рис.29.

остижение равенства яркости, называемое фотометрическим равновесием, воспринимается наблюдателем как исчезновение нити лампы на фоне изображения тела.

а и б - температура нити соответственно выше и ниже t накаленного тела;

в - t нити равна t -е накаленного тела.

Р

ассмотрим схему оптического пирометра.

Рис.30. Схема оптического пирометра.

Внутри телескопической трубки 2 с объективной линзой 1 и окулярной линзой 5 находится пирометрическая лампа накаливания 4. Лампа питается током от аккумулятора 10 через реостат 9 и выключатель 7.

В цепь питания параллельно лампе накаливания включен вольтметр 8, шкала которого проградуирована в градусах Цельсия.

Светофильтр 3 служит для расширения пределов измерения.

Красный светофильтр 6 вводят для ослабления яркости измеряемого тела и повышения точности замера (за счет выделения лучей одной волны). Оптическая система прибора позволяет измерить t на расстоянии 0,7-50 м от объекта измерения.

Последовательность измерения следующая. Телескоп прибора направляют на тело, t которого необходимо измерить. Затем передвигают объектив до получения четкого изображения. Нить пирометрической лампы должна быть видна в виде резко черной подковки по освещенному полю.

Включив источник тока включателем 7, выводят реостат 9 до тех пор, пока средняя часть нити пирометрической лампы не сольется с телом, температура которого измеряется. В этот момент по шкале милливольтметра 8 отсчитывают температуру объекта (11).

24. Динамическая характеристика элементов и систем.

Динамической характеристикой элемента или системы называют зависимость изменения во времени его выходной величины от входной в переходном режиме.

В реальных условиях работы систем автоматики, когда постоянно воздействуют различные возмущения, динамический режим является главным (основным) режимом работы.

Поэтому получение динамических характеристик составляет главную задачу САР.

Динамические характеристики выражают аналитически и графически.

Аналитически динамические характеристики выражают дифференциальными уравнениями, которые определяют главные закономерности процесса.

Графически – в виде графиков, где на оси абсцисс откладывают время, а на оси ординат – значение выходной Хвых и входной Хвх величин.

Обычно динамическую характеристику получают экспериментально-аналитическим методом.

Такой метод менее трудоемок, чем составление аналитических уравнений, о которых было сказано выше.

Для получения динамической характеристики по экспериментально-аналитическому методу проводят скачкообразное изменение входной величины и определяют изменение выходной величины в функции времени.

Рис.75. Динамическая характеристика объекта регулирования

При однократном изменении Хвх кривая Хвых дает временную характеристику, называемую кривой разгона.

Получаемые экспериментальным методом динамические характеристики достаточно точны для большинства практических случаев, и этот метод широко используют на практике.

В первом приближении уравнения различных объектов регулирования записывают так:

где L - характеристика свойства рассматриваемого объекта (площадь сечения бака при регулировании уровня); и т.п.

– скорость изменения контролируемой или регулируемой величины;

- разность между притоком и расходом вещества или энергии, нарушающая равновесие объекта.

Знание зависимости между входной и выходной величинами дает возможность управлять процессом, т.е. изменяя входные величины, поддерживать заданное значение регулируемой (выходной) величины.