выпускаемых в СССР и за рубежом

Таблица 1.7

Разрешение, см-1

Сканируемый интервал, см-

Время измерения сканируемого интервала, с

Способы регистрации спектра

7 (при 2900 см-1) 10

2000-5000 8333-33333

2000-16666

700-4000

666-3333

2000-6666

50000-15384 15384-5000 4000-2090 2128-666

(4-5) 10-= (4-5) . 10-=

0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 150 4

0,01

0,001

0,005 0,005 0,005 0,005

Фотографирование с экрана осциллографа на 36 мм пленку

Киносъемка с экрана двухлучевого осциллографа

Киносъемка с экрана графа

Киносъемка с экрана графа

.осцилло-осцилло-

Киносъемка с экрана четырехлу-чевого осциллографа

Оптические схемы первых отечественных промышленных приборов -. СИСАМа СП-101 и Фурье-спектрометра ИТ-69 изображены на рис. 1.10 и 1.11 соответственно.

В последнее время широкое распространение получили методы изучения быстропротекающих физических, химических и биологических процессов с помощью скоростной спектрометрии. Это потребовало создания специальных скоростных спектрометров, позволяющих получать от нескольких десятков до нескольких тысяч спектров в секунду.

Сканирование спектра может быть осуществлено движением одного из грех конструктивных узлов спектрометра - диспергирующего элемента. Входного или выходного коллиматоров. Наиболее часто встречающийся метод сканирования - колебание автоколлимационного зеркала Литтрова; более перспективным методом сканирования является электронное сканирование - подача, спектра на экран электронно-оптического преобразователя и затем развертка его по длинам волн и интенсивноСтям спектральных линий на экране телевизионной трубки.

Основные параметры некоторых типов скоростных спектрометров, изготовляемых в СССР и за рубежом, приведены в табл. 1.7.

, 5. ИНФРАКРАСНЫЕ ГОНИОМЕТРЫ

Гониометры предназначены для измерения показателей преломления и дисперсии оптических материалов в диапазоне длин волн от 0,76 до 50 мкм. Типовым представителем этого класса приборов может служить инфракрасный гониометр ИГ-63. Оптическая схема гониометра (рис. 1.12, а) отличается от схемы инфракрасного спектрометра ИКС -21 тем, что вместо призмы монохроматора и зеркала Литтрова установлена автоколлимационная диспергирующая призма, изготовленная из исследуемого материала.

В основу измерений показателя преломления и дисперсии исследуемого материала положен метод угла отклонения лучей призмой (рис. 1.12, б). Работающей в режиме автоколлимации. ; Показатель преломления определяют по формуле [58]

где 0 - преломляющий угол призмы; 6 - угол отклонения лучей призмой; а = ii ~\- 6/2; Il - угол падения лучей на преломляющую грань призмы.

Точность измерения показателей преломления на приборе ИГ-63 составляет (1 - 2) 10-*, дисперсии - (1-2) - 10-5.

Рис. 1.12. Оптическая схема инфракрасного гониометра ИГ-63 (а) н ход лучей в призме (б):

/ - источник света; 2 - входное окно прибора; 3, 9, 16 - зеркала, служащие для поворота оптической оси; 4 - зеркальный объектив; 5, 7 - окна, отделяющие специальную камеру с кюветой от прибора; 6 - кюветы с веществами, полосы поглощения которых служат для идентификации длин волн; 8 - входная щель; 10 - зеркальный объектив, дающий изображение спектра в плоскости выходной щели; - призма из исследуемого материала; /2-окно термостатирующего устройства; /3-зеркало; 14 - эллипсоидный объектив, проектирующий выходную щель на окно приемника; 15 - приемник излучения; 17-выходная щель прибора; 18 - источник света; /9-конденсор; 20 - перекрестие сетки; 21 - светоделительиый куб автоколлимационвого устройства; 22 - Подвижное зеркало для включения автоколлимационвого устройства; 2S - щель; 24, 26 - зеркала для поворота оптической оси; 25 - объектив; 27 окуляр

Глава 2

ПРИБОРЫ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1. НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Приборы инфракрасной техники, предназначенные для бесконтактного измерения температуры, называются Пирометрами (от греческого руг - огонь и metreo - меряю). Действие пирометров основано на использовании зависимости мощрости и спектрального состава инфракрасного излучения объектов от их температуры [47, 96].

Пирометры, работающие в инфракрасном диапазоне (как и пирометры, воспринимающие излучение в других участках электромагнитного спектра), могут применяться в тех случаях, когда испускаемое объектом излучение является чисто тепловым, т. е. когда оно подчиняется закону Кирхгофа. Излучение твердых тел и жидкостей обычно подчиняется этому закону; для газов, пламени и плазмы необходимо предварительно убедиться в правомерности допущения о том, что закон Кирхгофа соблюдается.

Достоинствами инфракрасных пирометров по сравнению с пирометрами, работающими в диапазоне видимого излучении, являются возможность измерения более низких температур и использование при этом как светящихся, так и несветящихся объектов.

В основу принципа измерения температуры объекта по его инфракрасному излучению положено преобразование этого излучения в электрический сигнал с помощью приемников излучения (ПИ). Сигнал с ПИ поступает в усилительно-преобразующее устройство, выход которого связывают с указывающими или регистрирующими приборами, устройствами для автоматического регулирования температуры и сигнализации.

В зависимости от способа использования спектра излучения пирометры делят на монохроматические (яркостные), частичного излучения, полного излучения (радиационные) и спектрального отношения (цветовые).

2. МОНОХРОМАТИЧЕСКИЕ (ЯРКОСТНЫЕ] ПИРОМЕТРЫ

Монохроматические (яркостные) пирометры - это приборы, действие которых основано на использовании зависимости спектральной плотности энергетической яркости (монохроматической яркости) Ь^ j объекта от его температуры Т. Для абсолютно черного тела (АЧТ) эта зависимость выражается законом Планка:

Ь т = (-)-\ (2.1)

где cj и Са - постоянные величины; к - длина волны излучения, вьщеляема5{, узкополосным оптическим фильтром.

В случае реальных объектов, имеющих спектральный коэффициент излучения ъ- J, формула (2.1) преобразуется к виду

\,7. = f!:Z(e-.A I)-i. (2.2)

Яркостные пирометры градуиругют по излучению АЧТ (у которого Е) у = 1), поэтому при измерении температуры реальных объектов (е^ т- < 1) показания прибора получаются заниженными и соответствуют некоторой условной температуре Уд, получившей название яркостной. Используя формулы (2.1) и (2.2), можно найти зависимость между истинной температурой Т и измеренной яркостной температурой [14]:

J L Ai \

Т-Т, %,.,+ (!-е,. у).

Для пирометров, работающих в ближней инфракрасной области спектра, при измерении температур меньше 1200° С можно пользоваться более простой формулой:

т т„ Са Е,г'

Можно перейти от яркостной температуры к истинной, если известен коэффициент излучения е, у,. Этот коэффициент сравнительно стабилен