Влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии
Установлены значительно более высокие метрологические характеристики, по сравнению с известными решениями, предложенного метода двухцветовой компенсационной пирометрии излучения металлических сплавов со случайно изменяющейся селективностью излучения. Методические погрешности нового метода ниже погре...
Збережено в:
| Дата: | 2017 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2017
|
| Назва видання: | Промышленная теплотехника |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142340 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии / Л.Ф. Жуков, Д.А. Петренко // Промышленная теплотехника. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 80-84. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-142340 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1423402018-10-06T01:22:58Z Влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии Жуков, Л.Ф. Петренко, Д.А. Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов Установлены значительно более высокие метрологические характеристики, по сравнению с известными решениями, предложенного метода двухцветовой компенсационной пирометрии излучения металлических сплавов со случайно изменяющейся селективностью излучения. Методические погрешности нового метода ниже погрешностей энергетической одноцветовой, а также спектрального отношения пирометрии излучения в 4,4…6,2 и 40,2 раза, соответственно. Встановлено значно вищі метрологічні характеристики, у порівнянні з відомими рішеннями, запропонованого метода двокольорової компенсаційної пірометрії випромінювання металевих сплавів із випадково змінною селективністю випромінювання. Методичні похибки нового методу нижчі, ніж похибки енергетичної однокольорової, а також спектрального відношення пірометрії випромінювання в 4,4…6,2 і 40,2 рази, відповідно. Much higher metrological characteristics, in comparison with known solutions, of proposed two-colour compensating thermometry method of metal alloys with randomly variable selectivity of radiation were determined. Methodical errors of two-colour compensating thermometry are lower than errors of energy one-colour and spectral ratio pyrometry in 4,4…6,2 and 40,2 times, respectively. 2017 Article Влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии / Л.Ф. Жуков, Д.А. Петренко // Промышленная теплотехника. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 80-84. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0204-3602 DOI: https://doi.org/10.31472/ihe.1.2017.13 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142340 536.521.3 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов |
| spellingShingle |
Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов Жуков, Л.Ф. Петренко, Д.А. Влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии Промышленная теплотехника |
| description |
Установлены значительно более высокие метрологические характеристики, по сравнению с известными решениями, предложенного метода двухцветовой компенсационной пирометрии излучения металлических сплавов со случайно изменяющейся селективностью излучения. Методические погрешности нового метода ниже погрешностей энергетической одноцветовой, а также спектрального отношения пирометрии излучения в 4,4…6,2 и 40,2 раза, соответственно. |
| format |
Article |
| author |
Жуков, Л.Ф. Петренко, Д.А. |
| author_facet |
Жуков, Л.Ф. Петренко, Д.А. |
| author_sort |
Жуков, Л.Ф. |
| title |
Влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии |
| title_short |
Влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии |
| title_full |
Влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии |
| title_fullStr |
Влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии |
| title_full_unstemmed |
Влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии |
| title_sort |
влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| publishDate |
2017 |
| topic_facet |
Измерение, контроль, автоматизация тепловых процессов |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142340 |
| citation_txt |
Влияние селективности теплового излучения металлических сплавов на методические погрешности их классической и двухцветовой компенсационной термометрии / Л.Ф. Жуков, Д.А. Петренко // Промышленная теплотехника. — 2017. — Т. 39, № 1. — С. 80-84. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Промышленная теплотехника |
| work_keys_str_mv |
AT žukovlf vliânieselektivnostiteplovogoizlučeniâmetalličeskihsplavovnametodičeskiepogrešnostiihklassičeskojidvuhcvetovojkompensacionnojtermometrii AT petrenkoda vliânieselektivnostiteplovogoizlučeniâmetalličeskihsplavovnametodičeskiepogrešnostiihklassičeskojidvuhcvetovojkompensacionnojtermometrii |
| first_indexed |
2025-07-10T14:47:59Z |
| last_indexed |
2025-07-10T14:47:59Z |
| _version_ |
1837271756958597120 |
| fulltext |
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №180
ИЗМЕРЕНИЕ, КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
УДК 536.521.3
ВЛИЯНИЕ СЕЛЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
СПЛАВОВ НА МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОГРЕШНОСТИ ИХ КЛАССИЧЕСКОЙ
И ДВУХЦВЕТОВОЙ КОМПЕНСАЦИОННОЙ ТЕРМОМЕТРИИ
Жуков Л.Ф., д. т. н., Петренко Д.А.
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины,
бульв. Вернадского, 34/1, 03142, Киев, Украина
Встановлено значно вищі
метрологічні характеристики, у
порівнянні з відомими рішеннями, за-
пропонованого метода двокольорової
компенсаційної пірометрії випромі-
нювання металевих сплавів із ви-
падково змінною селективністю
випромінювання. Методичні похиб-
ки нового методу нижчі, ніж похибки
енергетичної однокольорової, а також
спектрального відношення пірометрії
випромінювання в 4,4…6,2 і 40,2 рази,
відповідно.
Представлено результати енергети-
чУстановлены значительно более высо-
кие метрологические характеристики,
по сравнению с известными решениями,
предложенного метода двухцветовой
компенсационной пирометрии излуче-
ния металлических сплавов со случайно
изменяющейся селективностью излуче-
ния. Методические погрешности нового
метода ниже погрешностей энергетиче-
ской одноцветовой, а также спектраль-
ного отношения пирометрии излучения
в 4,4…6,2 и 40,2 раза, соответственно.
Much higher metrological
characteristics, in comparison with
known solutions, of proposed two-colour
compensating thermometry method of
metal alloys with randomly variable
selectivity of radiation were determined.
Methodical errors of two-colour
compensating thermometry are lower than
errors of energy one-colour and spectral
ratio pyrometry in 4,4…6,2 and 40,2 times,
respectively.
Библ. 3, рис. 2.
Ключевые слова: температура, металлические сплавы, двухцветовая компенсационная, энергетическая
одноцветовая и спектрального отношения пирометрия излучения, коэффициент селективности излучения,
относительная методическая погрешность.
В результате выполненных в работе [1] исследова-
ний и анализа обосновано также ожидаемое влияние
оптических характеристик термометрируемых объектов
на методические погрешности двухцветовой компен-
сационной и классической пирометрии излучения. В
значительной мере это относится к селективности излу-
чения термометрируемых объектов и, прежде всего, ме-
таллических сплавов. Излучательные характеристики
металлов и их сплавов, в отличие, например, от их ок-
сидов, боридов, карбидов, нитридов и силицидов в про-
изводственных условиях случайно изменяются в более
широких пределах. В инертной среде и вакууме, в со-
ответствии с законами классической электродинамики,
интенсивность и спектральное распределение теплового
излучения сплавов определяются их электромагнитны-
ми характеристиками, которые, в свою очередь, зависят
от примесей и неметаллических включений. В наибо-
лее характерной для металлургии обычной атмосфере,
диапазон случайных изменений селективности опреде-
ляется доминирующим воздействием оксидных плен,
которое, в свою очередь, зависит от интенсивности и
направления окислительно-восстановительных процес-
сов. Количественно селективность излучения можно
оценить соответствующим коэффициентом 1
2
k
, рав-
ным отношению значений излучательной способно-
сти на рабочих волнах λ1 и λ2. Для спадающих и воз-
растающих распределений излучательной способности
коэффициент селективности соответственно больше
и меньше единицы. Под воздействием интерференции
излучения на покрывающих металл тонких прозрачных
оксидных пленах коэффициент селективности может
изменяться в широких пределах, при относительно ста-
бильном среднем уровне излучательной способности.
Обычно это имеет место для сплавов в струе или по-
токе, на выпуске или сливе, из металлургических печей
и агрегатов.
В настоящей работе представлены результаты ис-
следований, выполненных в диапазоне k от 1,000 до
1,186, существенно перекрывающем его реальные зна-
чения для наиболее распространенных в металлургии
железоуглеродистых сплавов. При k = 1 излучение не
селективно и является серым. Это имеет место, напри-
мер, для сплавов, покрытых непрозрачными оксидными
пленами. На рис. 1 пунктиром представлены исследо-
ванные спектральные распределения излучательной
способности для граничных значений коэффициента
селективности (kmin = 1,000; kmax = 1,186 ) при среднем
уровне излучательной способности εср = εср н = 0,417,
соответствующем вольфраму в вакууме с Т = 1600 К в
видимой и ближней инфракрасной областях спектра.
Сплошной линией показано спектральное распределе-
ние вольфрама с k = kн = 1,093, выбранное в качестве
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №1 81
ИЗМЕРЕНИЕ, КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
настроечного для исследуемых методов пирометрии
излучения. Значения излучательной способности ελ1 и
ελ2
введены в пирометрические уравнения для класси-
ческой и двухцветовой компенсационной пирометрии
излучения как настроечные параметры. Использован-
ные характеристики вольфрама представительны для
железоуглеродистых сплавов, детально изучены и табу-
лированы в литературе по оптике металлов и оптиче-
ской термометрии [2]. С целью исключения влияния из-
лучательной способности и температуры на результаты
исследований, последние выполнены при εср = const и
T = const.
Полученные в результате сравнительных исследова-
ний закономерности влияния селективности излучения
сплавов на относительные методические погрешности
двухцветовой компенсационной пирометрии излучения
(ДКПИ) (δTДКПИ), а также классической энергетической
одноцветовой на λ1 и λ2 (δTλ1
и δTλ2
) и спектрального
отношения на 1
1
2
2
экв
(δTСО) термометрии приведе-
ны на рис. 2.
Рис. 1. Исследованные спектральные распределения излучательной способности металлических сплавов.
Рис. 2. Влияние cелективности излучения металлических сплавов на относительные
методические погрешности пирометрии излучения при 6001 КT const и ср. 0,417const :
двухцветовой компенсационной на 1 0,70 мкм и 2 0,90 мкм;
одноцветовой на 1 0,70 мкм;
одноцветовой на 2 0,90 мкм;
спектрального отношения на экв 3,15 мкм.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №182
ИЗМЕРЕНИЕ, КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
Для настроечного значения коэффициента селек-
тивности излучения kн = 1,093 введены температурные
поправки на методические погрешности двухцветовой
компенсационной, а также классической энергетиче-
ской и спектрального отношения пирометрии излуче-
ния. Поэтому, при k = kн эти погрешности равны нулю.
По модулю погрешности двухцветовой компенса-
ционной, одноцветовой и спектрального отношения
пирометрии излучения располагаются в следующем
порядке: |δTДКПИ|<|δTλ1
|<|δTλ2 |δTСО|. Принцип компенса-
ции обеспечивает минимальные погрешности ДКПИ.
Погрешности нового метода ниже δTλ1
и δTλ2
, так как
для определения зеркальных одноцветовых температур
излучения используются настроечные значения излуча-
тельной способности ελ1 н
и ελ2 н
, относительно которых
отклоняются ελ1
и ελ2
при изменении коэффициента се-
лективности. Причем величины этих отклонений равны
по модулю и противоположны по знаку.
При увеличении k от 1,000 до 1,186 погрешность
ДКПИ по модулю уменьшается от 0,058 до 0,000 % и
затем повышается от 0,000 до 0,069 %. Полученная за-
кономерность объясняется тем, что по условиям иссле-
дований введена температурная поправка, обнуляющая
методическую погрешность при k = kн. Кроме того, с
изменением коэффициента селективности излучения
от минимального до максимального соответствующие
в реальных условиях незначительные изменения ελ1
и
ελ2
вызывают «однознаковые» и близкие по модулю по-
грешности ΔS1̍ и ΔS2̍ для зеркальных одноцветовых тем-
ператур излучения. Отличие между ΔS̍1 и ΔS2̍ опреде-
ляется влиянием длины волны λ2. Вследствие того, что
расчет зеркальной одноцветовой температуры излуче-
ния S1̍ ведется с использованием измеренной одноцве-
товой температуры излучения S2, методическая погреш-
ность которой превышает погрешность S1 из-за влияния
λ1 > λ2, имеет место соотношение |ΔS1̍|>| ΔS̍
2. С исполь-
зованием выведенных из закона Вина пирометрических
уравнений для зеркальных одно- и двухцветовых тем-
ператур излучения [3] нами получены выражения (1-3)
для абсолютных методических погрешностей ΔS1̍, ΔS̍2
и ΔS̍2ц. Погрешность ΔS1̍ для зеркальной одноцветовой
температуры излучения на λ1 определяется выражением
2 2
2 2 2 2
2 2 2 2' ' '
1 1р 1
2 н 2 2 2 2 1 2
1
( , ) ( , )
( , ) ln( ) ( ) ( , ) ln( ) ( )
S Т C S Т C
S S S
S Т C S Т C
,
(1)
где С2 = 0,014388 К·м – вторая постоянная Планка;
S̍
1 р – расчетная зеркальная одноцветовая температура
излучения для ελ2 н
;
S1̍ – правильная зеркальная одноцветовая температура
излучения, которая соответствует ελ2
, отличному от ελ2 н
;
S2 – измеренная одноцветовая температура излучения на
λ2.
2 2
2 2 2 2
2 2 2 2' ' '
1 1р 1
2 н 2 2 2 2 1 2
1
( , ) ( , )
( , ) ln( ) ( ) ( , ) ln( ) ( )
S Т C S Т C
S S S
S Т C S Т C
,
Очевидно, что когда ελ2
= ελ2 н
, то ΔS̍1 = 0. Если k < kн, то,
как видно из рис. 1, ελ2
> ελ2 н
. Отсюда следует, что знаме-
натель вычитаемого в (1) будет больше, чем знаменатель
уменьшаемого, так как |ln(ελ2 н
)|>| ln(ελ2
)| и, следователь-
но, ΔS1̍>0. Если k > kн, то ελ2
< ελ2 н
. В этом случае знамена-
тель вычитаемого в (1) будет меньше, чем знаменатель
уменьшаемого, так как |ln(ελ2 н
)|<| ln(ελ2
)| и ΔS̍1<0.
Выражение погрешности ΔS1̍ для зеркальной одно-
цветовой температуры излучения на λ2 имеет аналогич-
ный вид (2).
1 1
1 1 1 1
1 2 1 2' ' '
2 2 р 2
1 н 2 1 2 1 2 1
2
( , ) ( , )
( , ) ln( ) ( ) ( , ) ln( ) ( )
S Т C S Т C
S S S
S Т C S Т C
,
1 1
1 1 1 1
1 2 1 2' ' '
2 2 р 2
1 н 2 1 2 1 2 1
2
( , ) ( , )
( , ) ln( ) ( ) ( , ) ln( ) ( )
S Т C S Т C
S S S
S Т C S Т C
, (2)
где S̍
2 р – расчетная зеркальная одноцветовая температу-
ра излучения для ελ1 н
;
S2̍ – правильная зеркальная одноцветовая температура
излучения, которая соответствует ελ1
, отличному от ελ1 н
;
S1 – измеренная одноцветовая температура излучения на
λ1.
При ελ1
= ελ1 н
, ΔS2̍ = 0. Если k < kн , то ελ1
< ελ1 н
(рис. 1).
Из этого видно, что знаменатель первого слагаемого в
(2) будет меньше по модулю, чем знаменатель второго,
так как |ln(ελ1 н
)|<| ln(ελ1
)|. Первое слагаемое будет поло-
жительным и по модулю превысит второе (отрицатель-
ное), в результате чего ΔS̍2>0. Если k > kн, то ελ1
>ελ1 н
. В
этом случае знаменатель первого слагаемого в (2) будет
больше по модулю, чем знаменатель второго, так как
|ln(ελ1 н
)|>| ln(ελ1
)|. Первое слагаемое будет положитель-
ным и по модулю меньше второго (отрицательного), в
результате чего ΔS̍2<0.
Так как S1̍p = S1̍ + ΔS1̍ и S̍
2p = S2̍ + ΔS̍
2, погрешность
ΔS2̍ц для зеркальной двухцветовой температуры излуче-
ния определяется выражением (3)
' ' '
2ц 2ц р 2ц
экв экв' ' ' '
1 1р 2 2 р 1 1 2 2
1 1
1 1 1 1( ) ( )
S S S
S S S S
,
, (3)
где S2̍ц р – расчетная зеркальная двухцветовая температу-
ра излучения для ελ1 н
, ελ2 н
;
S̍2ц – правильная зеркальная двухцветовая температура
излучения, которая соответствует ελ1
, ελ2
, отличным от
ελ1 н
, ελ2 н
;
S2ц – измеренная двухцветовая (спектрального отноше-
ния) температура излучения на λэкв.
При ΔS1̍>0 и ΔS̍
2>0, ' '
1 1 р 1 1
1 1
S S
и
'
2 2 р
1
S
<
2
'
2
1
S
.
' '
1 1р 2 2 р
1 1( )
S S
<
' '
1 1 2 2
1 1( )
S S
Следова-
тельно,
' '
1 1 р 1 1
1 1
S S
и
'
2 2 р
1
S
<
2
'
2
1
S
.
' '
1 1р 2 2 р
1 1( )
S S
<
' '
1 1 2 2
1 1( )
S S
, а ΔS2̍ц >0 и ΔТДКПИ > 0.
Аналогично можно показать, что при ΔS̍
1< 0 и ΔS2̍< 0,
ΔS̍2ц< 0 и ΔТДКПИ< 0. Так как λэкв> λ1 и λэкв> λ2, то |ΔS2̍ц|>| ΔS̍1|
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №1 83
ИЗМЕРЕНИЕ, КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
и |ΔS̍2ц|>| ΔS̍2|. Например, при k = 1, получим ΔS1̍= 1,4К,
ΔS2̍ = 1,3К, ΔS̍2ц = 1,9К. Обратно значение температуры
термометрируемого объекта рассчитывается как полу-
сумма обратных значений измеренной и зеркальной
двухцветовых температур излучения [3]. Поэтому, по-
грешность расчета температуры объекта меньше по-
грешности для зеркальной двухцветовой температуры
излучения примерно в 2 раза. Для указанных условий
ΔТДКПИ = 0,9К (0,058 %).
Относительная погрешность одноцветовой пироме-
трии излучения на λ1 изменяется от -0,336 до 0,300 % и
определяется выражением [1]
1
1
1
1
1
н
1
н 2
1
ln( )
( )
.
ln( )
( )
k
T
С
k Т
(4)
Отсюда видно, что при k < kн, δTλ1
< 0, так как ελ1
< ελ1н, а
при k > kн, δTλ1
> 0, так как ελ1
> ελ1н. Для одноцветовой пи-
рометрии излучения на λ2 относительная погрешность
определяется выражением, аналогичным (4). В указан-
ных условиях эта погрешность изменяется от 0,456 до
-0,434 %. Зависимость δTλ2
= f(k) также отличается ка-
чественно от δTλ1
= f(k). Это объясняется тем, что при
k < kн, δTλ1
> 0, так как ελ2
> ελ2н, а при k > kн, δTλ2
< 0, так
как ελ2
< ελ2н. Вследствие влияния длины рабочей волны
| δTλ2
|>| δTλ2
|.
Погрешность пирометрии спектрального отноше-
ния пропорциональна отклонению коэффициента се-
лективности излучения от настроечного , изменяется
от -3,013 до 2,950 % и определяется выражением [1]
н
экв
СО
н 2
экв
ln( )
.
ln( )
k
kТ k C
k Т
(5)
При k < kн, δTCO < 0, а при k > kн, δTCO > 0.
От температуры зависят электромагнитные ха-
рактеристики металлов и сплавов, которые, в свою
очередь, определяют их спектральные распределения
излучательной способности в инертной среде или ва-
кууме. Например, для выбранных рабочих волн λ1 и λ2
спектральная излучательная способность вольфрама в
вакууме при повышении его температуры от 1550 до
1650 К уменьшается соответственно на 0,0026 и 0,0022,
а коэффициент селективности – на 0,0005 [2]. В этих
условиях погрешности ДКПИ и энергетической одно-
цветовой на λ1 и λ2, а также спектрального отношения
термометрии на λэкв, за счет связанных с температурой
изменений излучательных характеристик, по модулю
достигают соответственно 0,031; 0,029; 0,033 и 0,027 %.
Эти погрешности пренебрежимо малы по сравнению с
погрешностями, обусловленными оксидными пленами в
обычной атмосфере. Поэтому, температурнозависимые
составляющие можно не учитывать при расчете сум-
марных методических погрешностей. Селективность
излучения металлов и их сплавов определяется воздей-
ствием множества случайных факторов, в том числе их
химическим составом, количеством неметаллических
включений, временной выдержкой, интенсивностью пе-
ремешивания и восстановительно-окислительных про-
цессов. Поэтому «селективная» методическая погреш-
ность подчиняется нормальному закону распределения.
Имеющие для нормального распределения доверитель-
ную вероятность 0,68 средние квадратичные погрешно-
сти исследованных методов равны
ДКПИ
ДКП
И
0,069 0,023 %
3
3
k
k
Т
;
1
1
0,336 0,11 2 %
3 3
k
k
Т
;
2
2
0,456 0,15 2 %
3 3
k
k
Т
;
C
CO
O 3,013 1,004 %
3 3
k
k
Т
.
При доверительной вероятности технических из-
мерений, равной 0,95, указанные погрешности соответ-
ственно равны
ДК ПИ0,95 2 0,05 %; ДК kПИТ
1 1 0,95 2 0,22 ; % kТ
2 2 0,95 2 0,30 ; % kТ
0O C C,95 O2 2,01 % .kТ
При учете остальных методических и инструменталь-
ных составляющих «селективные» методические по-
грешности классической термометрии, и прежде всего
спектрального отношения, становятся недопустимыми
для технических измерений температуры металла. Для
качественного управления металлургическими процес-
сами погрешность измерений температуры металличе-
ских сплавов обычно не должна превышать 1,0 %, а в
случае, например, непрерывной разливки – 0,5 %.
Таким образом, в результате исследований установ-
лены значительно более высокие метрологические ха-
рактеристики, по сравнению с известными решениями,
разработанного авторами метода двухцветовой компен-
сационной пирометрии излучения наиболее распростра-
ненных в металлургии и металлургии машиностроения
железоуглеродистых сплавов со случайно изменяющей-
ся в широких пределах селективностью спектральной
излучательной способности. В исследованных услови-
ях вызванные селективностью излучения методические
погрешности двухцветовой компенсационной термоме-
трии ниже погрешностей классической энергетической
одноцветовой на λ1 и λ2, а также спектрального отно-
шения пирометрии излучения металлических сплавов
в видимой и ближней областях спектра в 4,4; 6,2 и 40,2
раза, соответственно.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2017, т. 39, №184
ИЗМЕРЕНИЕ, КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
Цель работы – исследование влияния селективно-
сти излучения металлических сплавов на методические
погрешности оптической термометрии. Для достижения
поставленной цели в одинаковых условиях исследованы
погрешности нового метода двухцветовой компенсаци-
онной, а также классической одноцветовой и спектраль-
ного отношения пирометрии излучения. Использованы
спектральные методы исследований, основанные на
полученных из термодинамических законов теплового
излучения, в том числе законе Вина, пирометрические
уравнения и теория случайных погрешностей. Доказа-
ны значительно более высокие метрологические харак-
теристики двухцветовой компенсационной пирометрии
излучения по сравнению с классической термометрией
в условиях случайно изменяющейся селективности из-
лучения металлических сплавов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Жуков Л.Ф., Петренко Д.А. Влияние темпера-
туры на методические погрешности двухцветовой ком-
пенсационной термометрии металлических сплавов //
Процессы литья. – 2016. – № 6. – С. 47–53.
2. Шейндлин А.Е. Излучательные свойства твер-
дых материалов: Справочник. // Под ред. А. Е. Шейнд-
лина. – М: Энергия, 1974.
3. Жуков Л.Ф., Петренко Д.А., Корниенко А.Л.
Двухцветовая компенсационная термометрия металли-
ческих сплавов и ее инструментальные погрешности //
Процессы литья. – 2016. – № 5. – С. 48 – 58.
SELECTIVITY INFLUENCE OF HEAT RADIATION
OF METALL ALLOYS ON METHODICAL ERRORS
OF THEIR CLASSICAL AND TWO-COLOUR
COMPENSATING THERMOMETRY
Zhukov L.F., Petrenko D.А.
Physics-Technological Institute of Metals and Alloys of
NAS of Ukraine, 34/1, Vernadsky av., Kiev, 03142, Ukraine.
References 3, figures 2.
Key words: temperature, metal alloys, two-colour
compensating, energy оne-colour and spectral ratio
pyrometry, coefficient of selectivity of heat radiation,
relative methodical error.
The objective of paper is to research selectivity
influence of heat radiation of metal alloys on methodical
errors of optical thermometry. To achieve the objective
errors of new method of two-colour compensating, classical
one-colour and spectral ratio thermometry were researched
under the same conditions. Spectral methods of research,
based on derived from thermodynamical laws, including
Wien’s law, pyrometrical equations and theory of random
errors were applied. Under conditions of randomly variable
selectivity of heat radiation of metal alloys much more higher
metrological characteristics of two-colour compensating
pyrometry in comparison with classical thermometry were
proved.
1. Zhukov L.F., Petrenko D.A. Temperature influence on
methodical errors of two-colour compensating thermometry
of metal alloys. Protsessy litya. 2016. № 6. Р.47–53. (Rus.).
2. Zhukov L.F., Petrenko D.A., Kornienko A.L. Two-
colour compensating thermometry of metal alloys and its
instrumental errors. Protsessy litya. 2016. № 5. Р.48–58.
(Rus.).
3. Sheindlin A.E. Radiative properties of solid materials:
Handbook. Mosсow. Energia. 1974. 442 р. (Rus.).
Получено 07.02.2017
Received 07.02.2017
|