Физическая энциклопедия - пирометрия

(от греч. pyr огонь и metreo измеряю), совокупность оптич. (бесконтактных) методов измерения температуры. Почти все оптич. методы основаны на измерении интенсивности теплового излучения тел (иногда поглощения). Поскольку интенсивность теплового излучения резко убывает с уменьшением темп-ры Т тел, методы П. применяют для измерения относительно высоких темп-р.

При Т ?1000В°C они играют в целом второстепенную роль, при Г> >1000В°С становятся главными, а при T>3000В°С практически единственными методами измерения Т. Связано это с тем, что методы П. не требуют контакта датчика измерит. прибора с телом, темп-pa к-рого измеряется. Методами П. в пром. и лаб. условиях определяют темп-ру в печах и др. нагреват.

установках, темп-ру расплавленных металлов и изделий из них (проката и т. п.), темп-ру пламён, нагретых газов, плазмы. Осн. условие применимости методов П.: излучение тела должно быть чисто тепловым, т. е. оно должно подчиняться Кирхгофа закону излучения. Тв. тела и жидкости при высоких темп-pax обычно удовлетворяют этому требованию, в случае же газов и плазмы необходима спец. проверка его выполнения. Так. излучение однородного слоя плазмы подчиняется закону Кирхгофа, если распределения молекул, атомов, ионов и эл-нов плазмы по скоростям соответствуют Максвелла распределению, заселённости возбуждённых уровней энергии распределению Больцмана (см. БОЛЬЦМАНА СТАТИСТИКА), а диссоциация и ионизация определяются законом действующих масс, причём во все эти соотношения входит одно и то же значение Т. Такое состояние плазмы наз. термически равновесным. Интенсивность излучения однородной равновесной плазмы однозначно определяется её хим. составом, давлением, ат. константами и равновесной темп-рой.

Если плазма неоднородна, то даже в условиях термич. равновесия её непосредственно наблюдаемое излучение не подчиняется закону Кирхгофа. В этом случае необходимо спец. приёмами определить локальные интенсивности излучения. Методы П. плазмы весьма многообразны и сложны. Они явл. составной частью диагностики плазмы. Наоборот, для тв. тел и жидкостей, спектр излучения к-рых сплошной, методы П. довольно просты. В этом случае измерение темп-ры осуществляют пирометрами, действие к-рых основано на законах излучения абсолютно чёрного тела.

Обычно в исследуемых телах вытачивают полость с небольшим выходным отверстием. Полость по отношению к попадающему в неё излучению обладает коэфф. поглощения, близким к единице (т. е. по оптич. св-вам близка к абсолютно чёрному телу). Наиболее универсальны методы П., основанные на измерении интенсивностей спектр. линий. Они обеспечивают макс.

точность, если известны абс. вероятность соответствующего энергетич. перехода и концентрация атомов данного сорта. Если же концентрация атомов не известна с достаточной точностью, применяют метод относит. интенсивностей, в к-ром темп-ру вычисляют по отношению иятенсивностей двух (или нескольких) спектр.

линий. В др. группе методов П. темп-ра определяется по форме или ширине спектр. линий, к-рые зависят от темп-ры либо непосредственно (благодаря Доплера эффекту), либо косвенно (благодаря Штарка эффекту и зависимости плотности плазмы от темп-ры). В нек-рых методах Т определяют по абс. или относит. интенсивности сплошного спектра («континуума»).

Особое значение имеют методы определения Т по спектру рассеянного плазмой излучения лазера, позволяющие исследовать неоднородную плазму. К недостаткам методов П. следует отнести трудоёмкость измерений, сложность интерпретации результатов, невысокую точность (напр., погрешности измерений темп-ры плазмы в лучших случаях составляют 3-10%).

.