10.14489/td.2023.09.pp.042-048

2023, 09 сентябрь (September)

DOI: 10.14489/td.2023.09.pp.042-048

Шилин А. Н., Мак Б. В., Коптелова И. А.
АНАЛИЗ МЕТОДИКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ИЗЛУЧЕНИЯ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПИРОМЕТРАХ
(c. 42-48)

Аннотация. Принцип действия энергетических пирометров для измерения температуры нагретых изделий основан на измерении потока излучения от нагретого изделия, который зависит не только от температуры объекта, но и от излучающей способности поверхности материала. Основной погрешностью таких пирометров является методическая составляющая, которая обусловлена непостоянством коэффициента излучения поверхности изделия. На практике коэффициент излучения поверхности материала изделия определяется ориентировочно с помощью справочников. Коэффициент излучения теоретически зависит от длины волны и температуры, а в справочниках приводятся зависимости только от одного параметра, причем в разных справочниках для одного и того же материала зависимости отличаются. Кроме того, при использовании спектральных зависимостей необходим учет спектральных характеристик всех элементов оптоэлектронного тракта. Для более точного определения коэффициента излучения необходимо предварительное исследование, для проведения которого нужно более сложное оборудование, чем пирометр. Проведен анализ погрешностей определения температуры с использованием среднего значения коэффициента излучения. Для повышения точности измерения температуры объекта разработан прибор, реализующий метод образцовых сигналов и использующий среднее значение коэффициента излучения. Разработанный прибор предварительно определяет зависимость среднего значения коэффициента излучения от температуры, а при работе по результатам измерения пирометром и зависимости определяет температуру детали.

Ключевые слова: излучение нагретых тел, коэффициент излучения, пирометрия, оптико-электронные устройства, погрешности оптико-электронных устройств, коэффициент излучения.

Shilin A. N., Mac B. V., Koptelova I. A.
ANALYSIS OF THE METHODOLOGY FOR USING THE INTEGRAL RADIATION COEFFICIENT IN ENERGY PYROMETERS
(pp. 42-48)

Abstract. The principle of operation of energy pyrometers for measuring the temperature of heated products is based on measuring the radiation flux from a heated product, which depends not only on the temperature of the object, but also on the emissivity of the surface of the material. The main error of such pyrometers is the methodological component, which is due to the variability of the radiation coefficient of the surface of the product material. In practice, the radiation coefficient of the surface of the material of the product is determined approximately using reference books. It should be noted that the radiation coefficient theoretically depends on the wavelength and temperature, and reference books give dependences on only one parameter, and in different reference books for the same material, the dependences differ. In addition, when using spectral dependences, it is necessary to take into account the spectral characteristics of all elements of the optoelectronic path. So, the use of this method limits the accuracy of temperature measurement. For a more accurate determination of the radiation coefficient, a preliminary study is required, which requires more sophisticated equipment than a pyrometer. In the article, an analysis was made of the errors in determining the temperature using the average value of the radiation coefficient. To improve the accuracy of measuring the temperature of an object, a device was developed that implements the method of exemplary signals and uses the average value of the radiation coefficient. The developed device preliminarily determines the dependence of the average value of the emissivity on temperature, and when working, it determines the temperature of the part based on the results of measurements with a pyrometer and the dependence.

Keywords: radiation from heated bodies, radiation coefficient, pyrometry, optocal-electronic devices, errors of optocal-electronic devices.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. Н. Шилин, Б. В. Мак, И. А. Коптелова (Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

A. N. Shilin, B.V. Mac, I. A. Koptelova (Volgograd State Technical University, Volgograd, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Криксунов Л. З. Справочник по основам инфракрасной техники. М.: Советское радио, 1978. 400 с.
2. Шейндлин А. Е. Излучательные свойства твердых материалов: справочник / под общ. ред. А. Е. Шейндлина. М.: Энергия, 1974. 472 с.
3. Бабичев А. П., Бабушкина Н. А., Братковский А. М. и др. Физические величины: справочник / под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
4. Лыков А. В. Тепломассообмен: справочник. М.: Энергия, 1978. 480 с.
5. Фрунзе А. Пирометры спектрального отношения: преимущества, недостатки и пути их устранения // Фотоника. 2009. № 4. С. 32–37.
6. Магунов А. Н. Спектральная пирометрия. М.: Физматлит, 2012. 248 с.
7. Поскачей А. А., Чарихов Л. А. Пирометрия объектов с изменяющейся излучательной способностью. М.: Металлургия, 1978. 200 с.
8. Поскачей А. А., Чубаров Е. П. Оптико-электронные системы измерения температуры. М.: Энергоатомиздат, 1988. 248 с.
9. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение: пер. с фр. М.: Мир, 1988. 416 с.
10. Ишанин Г. Г. Приемники излучения оптических и оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1986. 175 с.
11. Гарелина С. А., Латышенко К. П., Фрунзе А. В. Обзор и анализ погрешностей пирометров // Сб. ст. по материалам VII Всерос. науч.-практ. конф. Железногорск, 2017. С. 74–77.
12. Русин С. П. Определение истинной температуры непрозрачных материалов по спектру теплового излучения: Компьютерное моделирование. M.: ЛЕНАНД, 2021. 160 с.
13. Zhang Z. M., Mashin G. Overview of Radiation Thermometry // Radiometric temperature measurements. I. Fundamentals / ed. by Z. M. Zhang, B. K. Tsai, G. Mashin. Experimental Methods in the Physical Sciences. V. 42. Amsterdam: Elsevier, 2009. P. 14.
14. Hollandt J., Hartmann J., Struß O., Gartner R. Industrial Applicationsof Radiation Thermometry // Radiometric temperature measurements. II. Applications / ed. by Z. M. Zhang, B. K. Tsai, G. Mashin. Experimental Methods in the Physical Sciences. V. 43. Amsterdam: Elsevier, 2010. P. 15.

Eng

1. Kriksunov L. Z. (1978). Handbook of fundamentals of infrared technology. Moscow: Sovetskoe radio. [in Russian language]
2. Sheyndlin A. E. (Ed.) (1974). Emissive Properties of Solid Materials: a handbook. Moscow: Energiya. [in Russian language]
3. Grigor'ev I. S., Meylihov E. Z. (Eds.), Babichev A. P., Babushkina N. A., Bratkovskiy A. M. et al. (1991). Physical quantities: a handbook. Moscow: Energoatomizdat. [in Russian language]
4. Lykov A.V. (1978). Heat and mass transfer: a handbook. Moscow: Energiya. [in Russian language]
5. Frunze A. (2009). Spectral ratio pyrometers: advantages, disadvantages and ways to eliminate them. Fotonika, (4), 32 – 37. [in Russian language]
6. Magunov A. N. (2012). Spectral pyrometry. Moscow: Fizmatlit. [in Russian language]
7. Poskachey A. A., Charihov L. A. (1978). Pyrometry of objects with varying emissivity. Moscow: Metallurgiya. [in Russian language]
8. Poskachey A. A., Chubarov E. P. (1988). Optoelectronic temperature measurement systems. Moscow: Energoatomizdat. [in Russian language]
9. Gossorg Zh. (1988). Infrared thermography. Fundamentals, technique, application. Moscow: Mir. [in Russian language]
10. Ishanin G. G. (1986). Radiation receivers for optical and optoelectronic devices. Leningrad: Mashinostroenie. [in Russian language]
11. Garelina S. A., Latyshenko K. P., Frunze A. V. (2017). Review and analysis of pyrometer errors. Collection of articles based on materials of the VII All-Russian Scientific and Practical Conference, 74 – 77. Zheleznogorsk. [in Russian language]
12. Rusin S. P. (2021). Determining the True Temperature of Opaque Materials from the Spectrum of Thermal Radiation: Computer Simulation. Moscow: LENAND. [in Russian language]
13. Zhang Z. M., Tsai B. K., Mashin G. (Eds.) (2009). Overview of Radiation Thermometry. Radiometric temperature measurements. I. Fundamentals. Experimental Methods in the Physical Sciences, 42. Amsterdam: Elsevier.
14. Zhang Z. M., Tsai B. K., Mashin G. (Eds.), Hollandt J., Hartmann J., Struß O., Gartner R. (2010). Industrial Applicationsof Radiation Thermometry. Radiometric temperature measurements. II. Applications. Experimental Methods in the Physical Sciences, 43. Amsterdam: Elsevier.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2023.09.pp.042-048

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2023.09.pp.042-048

and fill out the form