Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения

Исследовано влияние оптических характеристик металлических сплавов на методические погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения. Установлено, что доминирующей и определяющей метрологические характеристики симметрично-волновой пирометрии излучения является нелинейность...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
Hauptverfasser:	Жуков, Л.Ф., Корниенко, А.Л.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2013
Schriftenreihe:	Металл и литье Украины
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/132864
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения / Л.Ф. Жуков, А.Л. Корниенко // Металл и литье Украины. — 2013. — № 3. — С. 21-25. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-132864
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1328642018-05-14T03:02:59Z Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения Жуков, Л.Ф. Корниенко, А.Л. Исследовано влияние оптических характеристик металлических сплавов на методические погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения. Установлено, что доминирующей и определяющей метрологические характеристики симметрично-волновой пирометрии излучения является нелинейность спектральных распределений излучательной способности сплавов при незначительном косвенном влиянии их крутизны. Доказана перспективность симметрично-волновой пирометрии для термоконтроля металлических сплавов и неметаллических материалов, имеющих спадающие выпуклые распределения излучательной способности, погрешности для которых не превышают 0,5 % и могут быть дополнительно снижены оптимизацией оптических характеристик термометрических систем. Досліджено вплив оптичних характеристик металевих сплавів на методичні похибки багатокольорової лінійної симетрично-хвильової пірометрії випромінювання. Встановлено, що домінуює та визначає метрологічні характеристики симетрично-хвильової пірометрії випромінювання нелінійність спектральних розподілів випромінювальної здатності сплавів при незначному впливі їхньої крутизни. Доведено перспективність симетрично-хвильової пірометрії для термоконтроля металевих сплавів і неметалевих матеріалів, що мають спадаючі опуклі розподіли випромінювальної здатності, похибки для яких не перевищують The influence of the optical characteristics of metal alloys on methodological errors of multicolor linear symmetric-wave radiation pyrometry was investigated. It was found out that the dominant and determining the metrological characteristics of symmetric-wave The influence of the optical characteristics of metal alloys on methodological errors of multicolor linear symmetric-wave radiation pyrometry was investigated. It was found out that the dominant and determining the metrological characteristics of symmetric-wave radiation pyrometry is a nonlinear spectral distributions of emissivity alloys with little indirect influence of their steepness. The perspective of symmetrical wave pyrometer temperature control for metal alloys and non-metallic materials with the convex decaying distribution emissivity is proved. The errors that do not exceed 0,5 % may be further reduced by optimizing the optical characteristics of the heat-flow systems. 2013 Article Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения / Л.Ф. Жуков, А.Л. Корниенко // Металл и литье Украины. — 2013. — № 3. — С. 21-25. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/132864 526.521.3 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Исследовано влияние оптических характеристик металлических сплавов на методические погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения. Установлено, что доминирующей и определяющей метрологические характеристики симметрично-волновой пирометрии излучения является нелинейность спектральных распределений излучательной способности сплавов при незначительном косвенном влиянии их крутизны. Доказана перспективность симметрично-волновой пирометрии для термоконтроля металлических сплавов и неметаллических материалов, имеющих спадающие выпуклые распределения излучательной способности, погрешности для которых не превышают 0,5 % и могут быть дополнительно снижены оптимизацией оптических характеристик термометрических систем.
format	Article
author	Жуков, Л.Ф. Корниенко, А.Л.
spellingShingle	Жуков, Л.Ф. Корниенко, А.Л. Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения Металл и литье Украины
author_facet	Жуков, Л.Ф. Корниенко, А.Л.
author_sort	Жуков, Л.Ф.
title	Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения
title_short	Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения
title_full	Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения
title_fullStr	Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения
title_full_unstemmed	Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения
title_sort	исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/132864
citation_txt	Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения / Л.Ф. Жуков, А.Л. Корниенко // Металл и литье Украины. — 2013. — № 3. — С. 21-25. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT žukovlf issledovanievliâniâtermometričeskihharakteristikmetalličeskihsplavovnapogrešnostimnogocvetovojlinejnojsimmetričnovolnovojpirometriiizlučeniâ AT kornienkoal issledovanievliâniâtermometričeskihharakteristikmetalličeskihsplavovnapogrešnostimnogocvetovojlinejnojsimmetričnovolnovojpirometriiizlučeniâ
first_indexed	2025-07-09T18:09:06Z
last_indexed	2025-07-09T18:09:06Z
_version_	1837193806055735296
fulltext	21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 (238) ’2013 УДК 526.521.3 Л. Ф. Жуков, А. Л. Корниенко Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения Исследовано влияние оптических характеристик металлических сплавов на методические погрешности много- цветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения. Установлено, что доминирующей и опре- деляющей метрологические характеристики симметрично-волновой пирометрии излучения является нели- нейность спектральных распределений излучательной способности сплавов при незначительном косвенном влиянии их крутизны. Доказана перспективность симметрично-волновой пирометрии для термоконтроля ме- таллических сплавов и неметаллических материалов, имеющих спадающие выпуклые распределения излуча- тельной способности, погрешности для которых не превышают 0,5 % и могут быть дополнительно снижены оп- тимизацией оптических характеристик термометрических систем. Ключевые слова: многоцветовая термометрия, симметрично-волновая термометрия, температура излучения, температура объекта, излучательная способность, спектральные распределения излучательной способности С имметрично-волновая пирометрия излучения (СВПИ) – одно из наиболее перспективных из- вестных направлений многоцветовой термоме- трии, разрабатываемых Физико-технологиче- ским институтом металлов и сплавов НАН Украины (ФТИМС НАНУ). Его перспективность определяется в том числе значительно более низкими погрешно- стями измерений по сравнению с остальными много- цветовыми, и тем более классическими методами. В работах [1-3] установлено, что для нецветных метал- лов и их сплавов доминирующие в оптической тер- мометрии методические погрешности СВПИ в 6-8 раз ниже погрешностей известных методов полихрома- тической пирометрии излучения [4]. Такие высокие метрологические характеристики СВПИ значительно расширяют область ее использования в наиболее сложных термометрических условиях металлургии, которые в основном определяются случайно изменя- ющимися коэффициентами излучательной способно- сти (ε) и пропускания промежуточных сопутствующих и специальных сред. Влияние промежуточных сред, как правило, менее проблематично и исключается с помощью продуваемых фурм или использованием рабочих спектральных диапазонов со стабильным пропусканием. Одним из наиболее простых методов СВПИ является линейная симметрично-волновая пирометрия излучения, методические погрешности которой равны нулю в случае линейных термодина- мически равновесных, серых, возрастающих и спада- ющих спектральных распределений излучательной способности (ТР, СР, СЛ, ВЛ). Реальные распреде- ления излучательной способности металлов и их сплавов в наиболее приемлемых для оптической термометрии спектральных диапазонах отклоняются от указанных линейных. Поэтому для оптимизации оптических характеристик симметрично-волновой пирометрии излучения принципиально исследовать влияние этих отклонений на погрешности линейной СВПИ и определение допустимых пределов отклоне- ний, при которых обеспечивается требуемая точность измерений температуры. Для количественной оценки отклонений в работе [2] нами предложен коэффици- ент нелинейности Kн = ε2 − ε2л, где ε2 – излучательная способность объекта на дли- не волны λ2; ε2л – излучательная способность объек- та на длине волны λ2 для линейно аппроксимирован- ного распределения εл = f(λ). Термометрические характеристики объектов СВПИ, в том числе металлических сплавов, количественно определяются также коэффициентом крутизны спек- тральных распределений излучательной способности Kк и диапазоном излучательной способности Δε. Kк = (ε3 − ε1)/(λ3 − λ1), где Kк – коэффициент крутизны, м-1, ε3 и ε1 – значения излучательной способности объекта соответственно на длинах волн λ3 и λ1. Δε определяется значениями излучательной спо- собности на граничных длинах волн, то есть на λ1 и λ3. В настоящей статье авторы приводят результа- ты исследований влияния на погрешности линейной СВПИ основной количественной характеристики Kн, а также Kк при различных значениях остальных оптиче- ских характеристик систем пирометрии излучения и термометрируемых объектов, в том числе: спектраль- ного диапазона λ3-λ1, задающего Δλ = (λ3 − λ1)/2, мкм; длины средней волны λ2, мкм; диапазона излучатель- ной способности Δε. Исследования выполнены для указанных линей- ных и возможных на различных участках спектра не- линейных распределениях излучательной способно- сти, а именно: спадающих выпуклых (СВП); возрас- тающих выпуклых (ВВП); спадающих вогнутых (СВГ); возрастающих вогнутых (ВВГ). На рис. 1 приведены установленные закономер- ности влияния Kн на методические погрешности 22 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 (238) ’2013 линейной СВПИ при Δλ = 0,3 мкм; λ2 = 0,8 мкм; Kк от −178833 до 178833 м-1; Δε = 0,3588-0,4661. Для исследований в качестве базового СВПw-распределения выбрано наиболее изученное в термометрии, оптике металлов и светотехнике, а также деталь- но представленное в литературе экспериментальное распределе- ние излучательной способности вольфрама [5-7]. Для СВГ-, ВВП- и ВВГ-распределений использовали соответствующие зеркальные ото- бражения СВПw-распределения, то есть СВГзw-, ВВПзw- и ВВГзw- распределения. Систематическая погрешность приведенных в ука- занных работах результатов ис- следований излучательной спо- собности вольфрама оценивает- ся для спектрального диапазона 0,4-1,0 мкм в 0,1-0,3 %, а случай- ная среднеквадратическая – 0,5 %. Большее значение систематической погрешности относится к длинам волн 0,4 и 1,0 мкм. Нами уста- новлено, что значительные колебания экспери- ментальных спектральных распределений излуча- тельной способности вольфрама физически не об- основаны и не подтверждаются изменениями его электромагнитных характеристик по спектру и тем- пературе. Объяснить эти колебания можно прежде всего погрешностями труднореализуемых высоко- температурных экспериментальных исследований оптических свойств этого металла. Поэтому извест- ные экспериментальные данные для СВПаw-, СВГазw-, ВВПазw- и ВВГазw-распределений в спектральном ди- апазоне от 0,3 до 1,5 мкм были аппроксимированы соответственно следующими полиномами шестой степени: εа = −0,0906λn 6 + 0,6024λn 5 − 1,6045λn 4 + 2,2555λn 3 − − 1,8327λn 2 + 0,6475λn + 0,4015 (для СВПаw); εа = −0,091λn 6 + 0,2693λn 5 − 0,2682λn 4 + 0,0177λn 3 + + 0,1144λn 2 + 0,1443λn + 0,2656 (для СВГазw); εа = −(−0,09058751λn 6 − 0,6024λn 5 + 1,6045λn 4 − – 2,2555λn 3 + 1,8327λn 2 − 0,6475λn + 0,4234344) (для ВВПазw); εа = −(−0,0909875λn 6 + 0,2693λn 5 − 0,2682λn 4 + + 0,0177λn 3 + 0,1144λn 2 + 0,1443λn − 0,5593343) (для ВВГазw-распределений). Анализ полученных закономерностей показыва- ет, что зависимости δСВПИ = f(Kн) имеют монотонный экспоненциальный, спадающий с уменьшением Kн, характер для СВП-, СВГ, ВВП- и ВВГ-распределений излучательной способности по спектру. При этом за- висимости для экспериментальных и аппроксими- рованных распределений практически совпадают для всех распределений, за исключением ВВГ-рас- пределений со значительно более высоким уров- нем погрешностей, который и обуславливает это заметное расхождение. Вполне естественно, что с увеличением Kн абсолютно возрастают погрешности и разность между ними для экспериментальных и аппроксимированных распределений излучательной способности. Кроме того, расхождения также опре- деляются приведенными в табл. 1 разностями излу- чательной способности Δ = εэ − εа на λ1, λ2 и λ3 для экспериментальных и аппроксимированных распре- делений при различных Kн, то есть в точках 1-4. При предложенном количественном определении Kн зависимости δСВПИ = f(Kн) для СВП-, СВГ-, ВВП- и ВВГ-распределений находятся соответственно в III, II, IV и I квадрантах. В зависимости от распределений погрешности имеют систематический характер. Для СВП- и ВВП-распределений погрешности отри- цательны; для СВГ- и ВВГ-распределений они поло- жительны. Для ТР-, СР-, СЛ- и ВЛ-распределений Kн = 0, поэтому погрешности СВПИ в этих случаях не зависят от Kн и также равны нулю. Наиболее существенная зависимость погрешно- стей линейной СВПИ от основной количественной ха- рактеристики распределений Kн вполне естественна и закономерна. На погрешности значительно влияет также спектральное распределение излучательной способности. Для ВВГ-распределений получены мак- симальные погрешности, которые уменьшаются для СВГ-, ВВП- и СВП-распределений. Причем погреш- ности для СВГ- и ВВП-распределений занимают про- межуточное значение между погрешностями СВП- и Таблица 1 Разности излучательных способностей для различных распределений СВПИ Спектральные распределения ε Δ = εэ − εа λ1 λ2 λ3 СВП −0,0004 0,0002 0,0002 СВГ 0,1072 −0,0108 −0,1071 ВВП −0,1071 0,0108 0,1072 ВВГ 0,0002 −0,0002 −0,0004 Зависимости погрешностей линейной СВПИ от Kн: λ2 = 0,8 мкм; Δλ = 0,3 мкм; Kк от −178833 до 178833 м-1; ε = 0,3588 – 0,4661 Рис. 1. -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0,02 0,03 Kн I III IV II 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 δсвпи, % 23МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 (238) ’2013 ВВГ-распределений и в зависимости от Kн могут быть равны или находиться выше или ниже относительно друг друга. Например, при Kн = 0 (т. 1) δСВГ = δВВП; при \|Kн\| = 0,0053 (т. 2) δСВГ < δВВП; если \|Kн\| = 0,0106 (т. 3), то δСВГ < δВВП, а при \|Kн\| = 0,0322 (т. 4) δСВГ > δВВП. Такая за- Такая за-акая за- кономерность определяется изменением количества рабочих длин волн СВПИ в области высоких и низких значений излучательной способности с изменением характера ее распределений по спектру и Kн. Погреш- ности измерений используемых в СВПИ одноцве- товых температур излучения S1, S2 и S3 снижаются при повышении излучательной способности, и на- оборот. Поэтому чем больше длин волн находит- ся в области низких значений излучательной спо- собности, тем выше погрешности СВПИ. В случае СВП- и ВВП-распределений в области низких значе- ний излучательной способности находится только λ1 и λ3, а СВГ- и ВВГ-распределений – соответственно λ2, λ3 и λ1, λ2. Погрешности измерений Sn, кроме излучательной способности, определяются также длинами волн λn в соответствии с полученным из закона Вина пирометрическим уравнением 1/T – 1/Sn = (λn /c2)lnεn, где Т – температура металлического сплава, К; Sn – температура излучения металлического сплава на длине волны λn; λn – эффективная длина рабочей волны СВПИ, м; с2 = hc/k = 0,014388 K·м – вторая постоянная Планка, в которой h = 6,62619 · 10-34 Дж·с – по- стоянная Планка; с = 299792458 м/с – скорость света в вакууме; k = 1,380662(44) · 10-23 Дж/К – постоянная Больцмана; εn – излучательная способность метал- лического сплава на рабочей длине волны λn . λ3 > λ1 поэтому δВВГ > δСВГ . Тем не менее, доми- нирующей в СВПИ для представленных наиболее типичных распределений ε является излучательная способность, но только при опреде- ленном влиянии длины волны, по- этому δВВП > δСВП . Для нецветных металлов и их сплавов, а также в большинстве слу- чаев для оксидов, карбидов, бори- дов, нитридов, силицидов и других материалов наиболее характерным является СВП-распределение излу- чательной способности в ближней и видимой инфракрасной областях спектра [8]. Излучательная способ- ность цветных металлов и их спла- вов в видимой области спектра также описывается СВП-распределением, обеспечивающим минимальные погрешности линейной СВПИ. На- пример, погрешности СВПИ воль- фрама при Kн = −0,0053 (т. 2) не пре- вышают 0,5 %. С увеличением коэф- фициента нелинейности в два раза (до −0,0106; т. 3) погрешность возрас- тает практически в два раза (до 1 %). Для Kн = −0,0323 (т. 4) погрешность возрастает до 2,7 %. Примечатель- но, что при этих же значениях Kн погрешности СВПИ для СВГ, ВВП- и ВВГ-распределений соответственно составляют 0,5, 1,1, 4,3; 0,9, 1,7, 4,1 и 1,3, 3,0, 12,8 %. Полученные количественные оценки погрешностей наглядно иллюстрируют преимущества в оптической термометрии линейной СВПИ металлов, их сплавов и других материалов. Kн является основной количе- ственной характеристикой линейной СВПИ. Поэтому при Kн = 0 (т. 1), то есть для ТР-, СР-, СЛ- и ВЛ-рас- пределений δСВПИ = 0. Для оптимизации линейной симметрично-волно- вой пирометрии излучения и практического ее приме- нения необходимо изучить влияние Kн в возможных диапазонах изменений остальных оптических харак- теристик СВПИ, то есть Δλ, λ2, Kк и Δε. На рис. 2 пред- ставлены закономерности влияния Kн на погрешно- сти СВПИ при исследованных граничных значениях Δλ, λ2 и Δε для наиболее распространенного СВПaw- распределения излучательной способности. Анализ полученных закономерностей показывает доминирующее, качественно совпадающее для всех распределений, влияние Kн при любых значениях остальных оптических характеристик. С уменьшением Kн погрешности снижаются и равны нулю для линей- ных распределений ТР, СР, ВЛ и СЛ. Оптимизация оп- тических характеристик многоцветовой пирометриче- ской системы Δλ и λ2 в исследованных интервалах их значений снижает погрешности СВПИ практически в шесть раз (кривые 1l, 1 и 2l, 2). С увеличением Δλ от 0,1 до 0,3 мкм и уменьшением λ2 от 1,1 до 0,6 мкм погреш- ности соответственно снижаются за счет повышения относительной линейности распределения излуча- тельной способности и перехода в более линейный спектральный диапазон СВПaw-распределения. Отно- сительная линейность определяется отношением длины хорды, стягивающей распределение излу- чательной способности в диапазоне λ1- λ3, к Kн. По Рис. 2. Зависимости погрешностей линейной СВПИ от Kн в исследованных диапазонах Δλ, l2 и Δε. 1: Δλ = 0,3 мкм, Kк = −178833 м-1, Δl l = 0,1 мкм, Kк l = −536500 м-1, l2 = 0,8 мкм, ε = 0,3588- 0,4661; 2: l2 = 0,6 мкм, l2 l = 1,1 мкм, Δλ = 0,3 мкм, Kк = −178833 м-1, ε = 0,3588-0,4661; 3: ε = 0,7588-0,8661; el = 0,3588-0,4661; Δλ = 0,3 мкм, l2 = 0,8 мкм, Kк = −178833 м-1 δсвпи, % 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -0,035 -0,03 -0,025 -0,02 -0,015 -0,01 -0,005 0 0,005 2l 3l 1l 1 3 2 СВПаw Kн ТР, СР, СЛ, ВЛ 24 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 (238) ’2013 представленному выше определе- нию Δλ, с ее увеличением возраста- ет относительная линейность спек- тральных распределений излуча- тельной способности, в том числе СВПaw-распределения. С повыше- нием излучательной способности в указанных на рис. 2 пределах (кри- вые 3l, 3) погрешности СВПИ умень- шаются в 2 раза. По определению Kк, его вли- яние на погрешности линейной СВПИ незначительно (представле- но в табл. 2). Полученные результаты пока- зывают, что с увеличением Kк по- грешности СВПИ снижаются от 10,1 до 7,8 К (от 0,63 до 0,49 %). Такое незначительное изменение погреш- ностей (2,3 К или 0,14 %) при столь существенном изменении Kк опре- деляется прежде всего косвенным встречным влиянием излучатель- ной способности и относительной линейности. Из рис. 3 видно, что с увеличе- нием Kк (кривые 1-5) ε на граничных длинах волн λ1 и λ3 повышается и по- нижается на одну и ту же величину. Влияние равных абсолютных изме- нений ε в области высоких (на λ1) и низких (на λ3) значений доминирует на λ3. Поэтому с увеличением Kк по- грешности СВПИ возрастают за счет влияния ε. Однако результирующим здесь является влияние относитель- ной линейности, которая повышается с увеличением Kк. По определению Kк, его прямое влияние на погрешности СВПИ исключается. Приведенные в табл. 2 незначительные изменения ΔСВПИ и δСВПИ обусловлены исключи- тельно указанным косвенным влия- нием относительной линейности и излучательной способности. Выводы Таким образом, в результате представленных исследований установлено доминирующее воздей- ствие спектральных распределений излучательной способности и их нелинейности на погрешности мно- гоцветовой линейной симметрично-волновой пиро- метрии излучения металлических сплавов. Погрешно- сти характерных для нецветных и цветных металлов и их сплавов спадающих выпуклых распределений из- лучательной способности соответственно в видимой и ближней инфракрасной, а также видимой областях спектра минимальны и не превышают 0,5 %. В иссле- дованных условиях погрешности известных многоцве- товых и классических методов превышают это значе- ние в несколько раз. Для возрастающих вогнутых рас- Kк, м-1 Распределения ε Погрешности ΔСВПИ = ТСВПИ − Т, К δСВПИ = (ТСВПИ − Т ) /Т · 100, % 0 ε1 = ε3 < ε2 −10,1 −0,63 −17833 ε1 = ε2 > ε3 −9,4 −0,59 −78833 ε1 = ε1СВПаw - 0,03 > ε2 > ε3 −8,8 −0,55 −78946 ε1 = ε1СВПаw > ε2 > ε3 −8,3 −0,52 −78833 ε1 = ε1СВПаw + 0,03 > ε2 > ε3 −7,8 −0,49 Таблица 2 Погрешности линейной СВПИ для различных Kк (в пределах от 0 до –278833 м-1) при Δλ = 0,3 мкм; l2 = 0,8 мкм; Kн = 0,005343; Δε = 0,3288 - 0,4961; Т = 1600 К пределений погрешности максимальны и при тех же нелинейностях достигают 1,3 %. В случаях линейных или близких к ним распределений погрешности равны или приближаются к нулю. Прямое воздействие ко- эффициента крутизны спектральных распределений излучательной способности отсутствует. Однако при этом установлено косвенное влияние этой характери- стики через относительную линейность и излучатель- ную способность, встречное воздействие которых вызывает незначительные, до 0,14 %, погрешности. Доказана перспективность линейной симметрично- волновой пирометрии излучения для термоконтроля металлов и их сплавов, а также в большинстве случа- ев для оксидов, карбидов, боридов, нитридов, сили- цидов и других материалов, имеющих спадающие вы- пуклые распределения излучательной способности. ε 0,4961 0,4661 0,4361 0,4178 0,4125 0,4071 0,3888 0,3588 0,3288 0,5 0,8 1,1 λ, мкм Зависимости излучательной способности от длины волны для различных KкРис. 3. 25МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 3 (238) ’2013 Ключові слова багатокольорова термометрія, симетрично-хвильова термометрія, температура випро- мінювання, температура об’єкту, випромінювальна здатність,спектральний розподіл ви- промінювальної здатності Zhukov L. F., Kornienko A. L. Investigation of the influence of thermometric characteristics of metal alloys on the errors of multicolor linear symmetric-wave radiation pyrometry Summary The influence of the optical characteristics of metal alloys on methodological errors of multicolor linear symmetric-wave ra- diation pyrometry was investigated. It was found out that the dominant and determining the metrological characteristics of symmetric-wave radiation pyrometry is a nonlinear spectral distributions of emissivity alloys with little indirect influence of their steepness. The perspective of symmetrical wave pyrometer temperature control for metal alloys and non-metallic materials with the convex decaying distribution emissivity is proved. The errors that do not exceed 0,5 % may be further reduced by optimizing the optical characteristics of the heat-flow systems. multicolor thermometry, symmetrical-wave thermometry, temperature of radiation, tempera--wave thermometry, temperature of radiation, tempera-wave thermometry, temperature of radiation, tempera- ture of object, emissivity, spectral distribution of emissivityKeywords Поступила 29.01.13 1. Жуков Л. Ф., Корниенко А. Л. Инновационные технологии многоцветовой термометрии // Вимірювальна техніка та метрологія. – Львов. – 2012. – № 73. – С. 45-51. 2. Жуков Л. Ф., Корниенко А. Л. Новые технологи многоцветового бесконтактного и световодного термоконтроля металлических сплавов // Металл и литье Украины. – 2012. – № 9. – C. 29-35. 3. Жуков Л. Ф., Корниенко А. Л. Симметрично-волновая многоцветовая термометрия металлургических объектов с неизвестной и случайно изменяющейся излучательной способностью // Там же. – 2012. – № 11. – C. 36-40. 4. Снопко В. Н. Спектральные методы оптической пирометрии нагретой поверхности. – Минск: Наука и техника, 1988. – С. 152. 5. Thomas L. K. J. Sci. Instr. – Ser. 2. – 1986. – V. 1. – P. 311. 6. Латыев Л. Н., Чеховской В. Я., Шестаков Е. Н. Теплофизика высоких температур. – 1969 – Т. 7. – С. 666. 7. Latyev L. N., Chekhovskoi V. Ya., Shestakov E. N. High Temp. – High Pressures. – 1970. – V. 2. – P. 175. 8. Излучательные свойства твердых материалов: Справочник / Под общ. ред. А. Е. Шейндлина. – М.: Энергия, 1974. – С. 247. ЛИТЕРАТУРА Жуков Л. Ф., Корнієнко А. Л. Дослідження впливу термометричних характеристик металевих сплавів на похибки багатокольорової лінійної симетрично-хвильової пірометрії випромінювання Анотація Досліджено вплив оптичних характеристик металевих сплавів на методичні похибки багатокольорової лінійної си- метрично-хвильової пірометрії випромінювання. Встановлено, що домінуює та визначає метрологічні характерис- тики симетрично-хвильової пірометрії випромінювання нелінійність спектральних розподілів випромінювальної здатності сплавів при незначному впливі їхньої крутизни. Доведено перспективність симетрично-хвильової піро- метрії для термоконтроля металевих сплавів і неметалевих матеріалів, що мають спадаючі опуклі розподіли ви- промінювальної здатності, похибки для яких не перевищують 0,5 % і можуть бути додатково знижені оптимізацією оптичних характеристик термометричних систем.

Исследование влияния термометрических характеристик металлических сплавов на погрешности многоцветовой линейной симметрично-волновой пирометрии излучения

Institution

Ähnliche Einträge