CC BY
92
УДК 519.8; 536.521 В.М. Тымкул, Ю.А. Фесько СГГ А, Новосибирск
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПИРОМЕТРА ДВОЙНОГО ОТНОШЕНИЯ
L.V. Tymkul, Yu.A. Fesko
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)
10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
TECHNIQUE CALCULATION TEMPERATURE SENSITIVITY OF THE PYROMETER DOUBLE SPECTRAL ATTITUDE
In work offered the technique and results researches temperature sensitivity of the pyrometer double spectral attitude working in conditions presence hindrances of thermal radiation of a non-uniform background and radiation of optical elements of the device.
В данной работе рассматриваются методика и результаты расчета температурной чувствительности пирометра двойного спектрального отношения (ДСО) [1,2] с учетом воздействия излучения «помех» c неоднородным полем излучения фона. Математическая модель работы пирометра ДСО была рассмотрена в работе [3]. Согласно этой работе температура Т поверхности объекта определяется по следующему выражению:
где Л\, Л2, Л з - рабочие длины волн пирометра; и^{Л2), 11^{ЛЪ) -
суммарный сигнал пирометра на этих длинах волн; с2 - постоянная в формуле Планка; А Л = Л3 -Л2 = Л2- Л1.
Суммарный сигнал, который регистрируется приемником оптического излучения пирометра, представляет собой сумму сигнала от объекта и(Л), сигнала, формируемого отраженным от поверхности излучения фона ифон(Л) и сигнала, который формируется собственным излучением элементов оптической схемы устройства ио(Л). Величина этого сигнала описывается выражением:
(1)
(2)
где
(3)
(4)
(5)
В выражениях (3) - (5) приняты обозначения:
л
А - площадь входного зрачка объектива, см ; со - телесный угол поля зрения, ср; S/_ - абсолютная спектральная чувствительность приемника излучения, В/Вт; та(Л), Тф(А), т0(Л) - спектральные коэффициенты пропускания слоя атмосферы, спектрального фильтра и оптических элементов; б(Л), єа(Л) -спектральный коэффициент собственного излучения объекта и оптических элементов соответственно; р(Л) - коэффициент отражения поверхности исследуемого объекта; Т-термодинамическая температура объекта, К; Тфон, То
- температура фонового источника излучения и оптических элементов, К; Ме (Л, Т) - спектральная плотность энергетической светимости АЧТ.
Учитывая тот факт, что поле излучения фона является неоднородным, пороговая температурная чувствительность представляется в виде:
щк^^аЬЩ ■ілиоіи^ + Л Цм /и№ А (ОЭ с 2 ' » +
\т(і) _ ґ У* ■> ^о/^гу ^ он І^іу -
іїд--------------------:----;----->-----------^-------------> 1°;
где ___^ ____
а =ит Г>нит ; (7)
л<2>
■__I ___
им А<» «ЗОДТм (8)
я®
I
т=—- л<2>
— -С2 \ Вхт0Щ,Х4%<Т1Ме4,Тт >;(9)
^6и _
Тои №
Л<2>
1 1
/ = —• I €3,5 <0<0-1Ме €,т^л ; (10)
гр 2
т д(‘)
л®
1 / .
Ли =^—- I (11)
,2
огг
П., д(1)
- относительная спектральная чувствительность приемника излучения; Тдп - среднее значение температуры фона; &т6й - среднее значение диапазона изменения температур фона; и ^ - пороговый сигнал
*
приемника излучения; Б - удельная обнаружительная способность приемника излучения; а, Ь - линейные размеры приемника излучения; ■ ),
^2> - границы пропускания /-ого спектрального фильтра; А/ - полоса пропускания электрических частот приемника излучения; - коэффициент использования приемником излучения эталонного источника; ц - отношение «сигнал/помеха».
На рис. 1 приведены результаты расчета температурной чувствительности и ее зависимость от температуры поверхности объекта.
280 290
Рис. 1
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Снопко, В.Н. Спектральные методы оптической пирометрии нагретой поверхности [Текст] / В.Н. Снопко. - Минск: Наука и техника, 1988. - 152 с.
2. Свет, Д.Я. Оптические методы измерения истинных температур [Текст] / Д.Я. Свет. - М., 1982. - 296 с.
3. Тымкул, В.М., Математическая модель работы пирометра двойного отношения. Материалы III Международного научного конгресса «ГЕО-Сибирь-2007» Т. 4. Специализированное приборостроение, метрология, теплофизика, микротехника. Ч. 2 [Текст] / В.М. Тымкул, Ю.А. Фесько. - Новосибирск.: РИО СГГА, 2007. - 215 с.
© В.М. Тымкул, Ю.А. Фесько, 2008
