Разработка оптоэлектронного метода измерений температуры двухспектральными фотодиодами на основе исследования спектральной излучательной способности магнитных, композиционных и тугоплавких материалов

• Автор: Фрунзе, Александр Вилленович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 214 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1 Аналитический обзор оптоэлектронных методов измерений

температуры и средств измерений

1.1 Оптические особенности материалов современных катодов

1.2 Законы излучения нагретых тел

1.3 0 понятиях радиационной, яркостной, цветовой и иных псевдотемператур

1.4 Развитие оптоэлектронных методов измерений температуры и их современная классификация

1.5 Выводы к главе

ГЛАВА 2 Теоретическое исследование онтоэлектронного метода измерений температуры двухспектральными фотодиодами в предположении заведомо известных спектральных характеристик фотодиодов и зависимости Ех от Л
2.1 Снижение систематической погрешности
2.2 Физическая модель для определения температуры спектрального отношения
2.3 Определение температуры спектрального отношения, соответствующей пирометру с двухспектральными фотодиодами структуры

2.4 Определение температуры спектрального отношения, соответствующей пирометру с двухспектральными фотодиодами структуры
ЗйЬОаАв
2.5. Сравнение численного и аналитического решений для пирометра с двумя узкими (8-подобными) полосами спектральной чувстви-

тельности и обоснование корректности численного метода вычисления температуры спектрального отношения
2.6. Выводы к главе
ГЛАВА 3 Экспериментальное исследование оптоэлектронного метода измерения температуры “несерых тел” с точно измеренной спектральной излучательной способностью пирометрами с широкополосными двухспектральными фотодиодами
3.1 Общие положения
3.2 Технические характеристики пирометра, использованного в эксперименте
3.3 Технические характеристики МЧТ, использованной в эксперименте
3.4 Образцы стекол, использованных в эксперименте
3.5 Вычисление температуры спектрального отношения
3.6 Вычисление зависимости между действительной температурой излучателя и соответствующим ей рассчитанным значением температуры спектрального отношения
3.7 Результаты измерений температуры комплекта МЧТ+свето-фильтр пирометром ДИЭЛТЕСТ
3.8 Анализ результатов измерений
3.9 Аппаратурная реализация коррекции результатов измерений температуры “несерых тел” в пирометре ДИЭЛТЕСТ
3.10 Выводы к главе
ГЛАВА 4 Средство измерений спектральной излучательной способности нагретых магнитных, композиционных и тугоплавких материалов
4.1 Общие положения
4.2 Аналитический обзор опубликованных данных о ех (Я)

4.3 Методики измерения зависимости £д (Я ) для различных материалов
4.4 Многоканальное средство измерений ед (Я)
4.5 Средство измерений ед (Я ) на основе дифракционной решетки.
4.5.1 Компоновка и кинематическая схема средства измерений
4.5.2 Проектирование оптической системы средства измерений
4.5.3 Узел электроники устройства
4.5.4 Блок-схема программы микроконтроллера средства измерений
4.6 Калибровка средства измерений Ед (Я)
4.7 Практическое использование средства измерений спектральной излучательной способности ед (Я)
4.7.1 Выбор объекта измерений
4.7.2 Постановка эксперимента
4.7.3 Определени температуры тела накаливания лампы
4.7.4 Определение ед (Я) тела накаливания лампы
4.7.5 Определение температуры спектрального отношения тела накаливания лампы
4.8. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

В первой половине 20-го века пирометры с исчезающей нитью были распространены гораздо шире энергетических пирометров. В книге [14], выпущенной в 1932 году, описано 15 различных оптических пирометров, в том числе и пирометр, выпускавшийся в нашей стране в ходе Первой мировой войны (!). Энергетических пирометров там описано вдвое меньше, всего 8 различных моделей.
С середины прошлого века наметилась обратная тенденция — после появления радиационного пирометра “Radiamatic” фирмы “BRAUN” [11] его копии начали вытеснять цветовые пирометры. Пожалуй, сейчас в мире энергетических пирометров разных классов, типов и уровней используется больше, чем пирометров спектрального отношения, хотя количество последних в нынешнем столетии заметно увеличилось. И энергетические пирометры, и пирометры спектрального отношения имеют как достоинства, так и недостатки, в силу чего ни те, ни другие не в силах вытеснить друг друга с потребительского рынка.
Энергетические пирометры, очевидно, проще пирометров спектрального отношения — у последних принципиально должно быть не менее двух приемников, усилителей и преобразователей, в то время как энергетические пирометры довольствуются одним комплектом всех необходимых узлов.
Еще одно преимущество энергетических пирометров — более высокая, чем у пирометров спектрального отношения, разрешающая способность [15]. Это предопределило преимущественное использование энергетических пирометров в различных эталонных установках.
Далее, в силу ряда причин энергетические пирометры вне конкуренции при измерении температур ниже 300...400°С и при работе в узких спектральных диапазонах - например, при контроле температуры стекла, измерении через пламя ([16], [17]). Трудно также предположить, что в обозримом будущем пирометрами спектрального отношения можно будет из-