Каков принцип действия термоэлектрического пиранометра кратко

Обновлено: 04.07.2024

прибор для измерения суммарной и рассеянной солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность. Для измерения только рассеянной радиации применяется экран, затеняющий прибор от прямых лучей солнца. В СССР принят пиранометр Ю. Д. Янишевского (рис.), в котором приёмником радиации служит термоэлектрическая батарея, составленная из манганиновых и константановых полосок, соединённых последовательно. Чётные спаи термобатареи покрываются сажей, а нечётные — белой магнезией. Солнечная радиация поглощается сажей в большей степени, чем магнезией, поэтому между спаями возникает разность температур и возбуждается термоэлектрический ток, пропорциональный падающей радиации, который измеряется гальванометром. Термобатарея защищена от действия инфракрасной радиации атмосферы, ветра и осадков стеклянным колпаком. Для получения абсолютных величин радиации П. проверяется по абсолютному Пиргелиометру.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое "Пиранометр" в других словарях:

пиранометр — пиранометр … Орфографический словарь-справочник

ПИРАНОМЕТР — (от греч. pyr огонь ano наверху и . метр), прибор (обычно термоэлектрический) для измерения интенсивности солнечной радиации, суммарной или рассеянной … Большой Энциклопедический словарь

пиранометр — сущ., кол во синонимов: 1 • фотопиранометр (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

ПИРАНОМЕТР — (от пиро. греч. ano наверху и metreo измеряю), прибор для измерения интенсивности солнечной энергии (суммарной или рассеянной). Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю.… … Экологический словарь

пиранометр — Прибор для измерения поверхностной плотности потока Q солнечного излучения; при горизонтальной установке, может использоваться для измерения глобального солнечного излучения [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики… … Справочник технического переводчика

Пиранометр — Современный пиранометр. Видны основные части прибора: двойной стеклянный колпак, металлический корпус, черный датчик, противосолнечный экран, регулируемая по высоте ножка. Диаметр колпака 40 мм. Пиранометр (греч … Википедия

пиранометр — (от греч. pýr огонь, ánō наверху и . метр), прибор (обычно термоэлектрический) для измерения интенсивности солнечной радиации, суммарной или рассеянной. * * * ПИРАНОМЕТР ПИРАНОМЕТР (от греч. pyr огонь, ano наверху и греч. metron мера, metreo… … Энциклопедический словарь

пиранометр — (гр. pyr огонь + аno наверху + . метр) прибор для измерения рассеянной (идущей от небесного свода) или суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации (см. также пиргелиометр). Новый словарь иностранных слов. by EdwART, , 2009. пиранометр а,… … Словарь иностранных слов русского языка

Пиранометр — м. Прибор для измерения интенсивности солнечной радиации, падающей на горизонтальную поверхность. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Timeweb - компания, которая размещает проекты клиентов в Интернете, регистрирует адреса сайтов и предоставляет аренду виртуальных и физических серверов. Разместите свой сайт в Сети - расскажите миру о себе!

Виртуальный хостинг

Быстрая загрузка вашего сайта, бесплатное доменное имя, SSL-сертификат и почта. Первоклассная круглосуточная поддержка.

Производительность и масштабируемые ресурсы для вашего проекта. Персональный сервер по цене виртуального хостинга.

Выделенные серверы

Устройство

Основной рабочей частью любого пирометра выступает блок, детектирующий инфракрасное излучение. По его спектру и уровню интенсивности можно судить о степени нагрева поверхности объектов ничуть не менее точно, чем при непосредственном контакте с ней. Кроме дистанционного измерителя, предусматривается электронная аппаратура, которая фиксирует результаты промера и показывает их в удобном для восприятия формате. Внешне пирометр похож на лазерные пистолеты, которые показывают в фантастических кинолентах. Данные о температуре выводятся на ЖК-экран, а наводка на нужные поверхности производится с помощью лазерного приспособления.

Оптическая система, при помощи которой измеряют температуру, фокусирует инфракрасные волны.

Также есть собственно термометр (датчик), формирующий электрический сигнал. Предусмотрен специальный блок, который обрабатывает поступающий сигнал. Уже после обработки готовая информация поступает на дисплей. Альтернативное название пирометра — инфракрасный термометр.

Принцип работы

Основными характеристиками пирометрического оборудования оказываются:

разрешение в оптическом диапазоне;

скорость действия (особо важна, если степень нагрева быстро меняется).

Почти все современные устройства способны обработать поступившую информацию и выдать её на экран примерно за 1 секунду или даже меньше. Информация может отображаться в аналоговом либо в цифровом формате.

Обычно современная техника работает с носителями информации, чтобы можно было накапливать и затем глубоко анализировать итоги промеров.

Часто реализуется опция установления наименьшего и наибольшего показателей в серии замеров, а также специальное звуковое или световое уведомление, когда достигается определённый уровень температуры.

Чтобы собранные сведения можно было переместить на ПК, ноутбук, смартфон или на внешний накопитель данных, применяют стандартный USB интерфейс. Но чтобы понять, откуда берутся сами передаваемые данные, нужно разобраться в принципе действия прибора. Любое тело, так или иначе, испускает инфракрасные волны. Чёрные дыры и другие экзотические состояния материи можно вынести за скобки. Когда на материальный объект направлен прибор, это излучение можно зарегистрировать.

Дальность, на которой может производиться замер, определяется величиной измеряемой поверхности и характеристиками воздуха вокруг объекта. Чем он грязнее, тем больше появляется помех, и тем труднее установить реальную температуру. Специфика пирометров позволяет использовать эти приборы:

при определении температуры малодоступных либо вовсе не доступных объектов;

установлении степени нагрева движущихся предметов или движущихся частей неподвижных в целом предметов;

выяснении уровня нагрева находящихся под напряжением, в токсичной среде или иных опасных местах предметов;

оперативном промере быстрых изменений температуры;

работе с предметами, которые мало поглощают тепла или недостаточно быстро его проводят.

Виды и сферы применения

На серьёзных производствах и на энергетических объектах широкое применение находят стационарные пирометры. Они нужны и металлургам, и нефтепереработчикам, и индустрии химического синтеза.

Отмечается, что стационарное оборудование имеет более высокий класс точности, чем портативные аналоги. Существует немало вариантов, рассчитанных на измерение температуры от -30 до +3500 градусов. Разница между конкретными моделями обусловлена не только набором функций, но и быстродействием основных элементов, и величиной погрешности при замере.

Принято делить пирометры на низкотемпературные и высокотемпературные (предназначенные для замера показателей свыше 400 градусов). По понятным причинам кондитерский тип относится к первой группе, а аппараты для металлургии, целлюлозно-бумажных и нефтехимических комбинатов — ко второй. В кулинарных целях пирометры используют, чтобы контролировать степень нагрева:

горячих напитков, каш и иных блюд (отдельных продуктов).

Иногда на промышленных объектах и в других областях используют радиационные пирометры. Такие устройства могут измерять температуры не ниже 400–700 градусов. Поэтому их можно применять исключительно там, где есть высокотемпературные технологические процессы и аппараты. Сюда относятся не только металлургия и электроэнергетика, но и:

выработка стекла и кирпича, керамики;

подготовка печатных изданий;

охранные и пожарные системы;

некоторые инженерные разработки.

Для практических нужд наиболее удобным вариантом часто становится пирометр цифровой с аналоговым выходом. К примеру, PCE IR 10. Следует заметить, что на примере этого устройства можно выделить ещё одну категорию — пирометрическое оборудование, внесённое и не внесённое в государственный реестр РФ. Сам PCE IR 10, увы, в этом списке не числится, что существенно ограничивает его применение в ряде случаев. Что касается термоэлектрических пирометров, то этот вид оборудования основан на эффекте, открытом Т. И. Зеебеком в первой четверти XIX столетия.

Суть в том, что энергия свободных электронов сильно отличается в зависимости от текущей температуры. Когда один из концов проводника прогрет сильнее другого, скорость движения электронов там окажется выше. То, каким образом изготовлен рабочий конец термопары, не влияет на эффективность работы устройства, при условии, что температура во всей поверхности рабочего конца идентична. Слабостью подобного способа измерения является то, что крайне трудно или даже почти невозможно определить реальное сопротивление в проводнике. А оно будет обязательно отличаться от показателей, установленных при градуировке.

Поэтому пирометры с термопарой стараются оснащать высокоомными и имеющими малое электрическое сопротивление компонентами.

Только так можно добиться оптимального результата и хотя бы в какой-то мере компенсировать негативный эффект. Цветовой прибор, иногда именуемый прибором спектрального отношения или (в зарубежных источниках) логометрическим, имеет свои достоинства. Отечественные разработчики однозначно отдают предпочтение соотношению красного и синего цветов. Чтобы измерять яркость монохроматических потоков, применяется единый приёмник сигнала, имеющий общий усиливающий канал.

Объектом измерения у цветового пирометра может быть не только абсолютно чёрное тело, как при использовании других принципов работы. Ещё одним достоинством такой схемы оказывается то, что она почти не подвержена искажениям, вносимым внешними источниками:

изменением расстояний между объектами;

поглотителями волн, оказавшимися между источником и приёмником сигнала.

Суть работы устройства очень проста: оно автоматически замеряет логарифм, описывающий соотношение красных и синих спектральных яркостей. Следующий шаг яркостной прибор делает на основании того установленного физиками факта, что полученный логарифм пропорционально соответствует обратным значениям цветовых температур. Излучение проходит на фотоэлемент или фотосопротивление через оптические компоненты аппарата. В некоторых моделях применяют обтюраторы, вращающиеся благодаря синхронным электродвигателям. Перевод показаний пирометра в градусы по шкале Цельсия осуществляется при помощи градуировочных графиков для каждого поддиапазона.

Но иногда используется немного другой метод — бихроматическая пирометрия. С приёмника излучения снимается 2 сигнала, которые пропорциональны энергетической яркости и длинам волн. Эта методика позволяет отказаться от дополнительных схем и логометров и производить замер фактически напрямую. Цветовые пирометры являются предпочтительным вариантом для мест, где есть стабильное задымление, где собирается много пыли или смотровые стёкла постоянно засоряются. Необходимо понимать при этом, что важный источник погрешностей — нестабильность при работе фотоэлемента — всё равно остаётся, и устранить эту проблему окончательно нельзя.

Отдельного разбора заслуживают профессиональные фотоэлектрические пирометры. Их применяют в высокотемпературных измерениях (когда ориентировочная температура твёрдого тела составляет 600–2000 градусов). Такие устройства являются отличным средством для замера температур в быстро происходящих процессах. Работа происходит следующим образом: фотоэлемент вырабатывает электрический импульс, который пропорционален интенсивности света, попадающего на контакт. Поскольку световой поток пропорционален замеряемой температуре, можно произвести простой расчёт, который показывает необходимую цифру.

Пиранометры — приборы для измерения солнечной радиации. Принцип работы устройств основывается на термоэлектрическом эффекте. При нагревании приемной поверхности солнечной радиацией в термобатарее возникает тока, сила которого измеряется гальванометром и пересчитывается в калории с помощью специального коэффициента.

Приборы относятся к группе актинометров и делятся на три вида:

собственно пиранометры;
альбедометры;
соляриметры.

Пиранометры служат для измерения рассеянной солнечной радиации, падающей на горизонтальные поверхности. Также приборы используются в определении параметров освещенности, создаваемой искусственными источниками оптического излучения. Пиранометры применяются в метеорологии, энергетике. Погрешность измерений в сутки составляет 2%, время отклика температурный интервал от — 40°С до 80°С, температурная зависимость чувствительности около 1%.

Принцип работы альбедометра

Альбедометры — это приборы для измерения отраженной радиации, позволяющие определить плоское альбедо земной или какой-либо другой поверхности. Устройство представляет собой комплекс двух пиранометров. Одна приемная пластина направлена вверх и воспринимает освещающий солнечный поток, вторая — к земле и регистрирует рассеянное излучение. Пиранометры-альбедометры применяются в научных исследованиях, где требуется повышенная точность измерений. Приборы имеют быстрый отклик поле обзора 180°, широкий рабочий диапазон от —40°С до 80°С. Температурная зависимость чувствительности составляет менее 4%.

Соляриметры измеряют прямое и рассеянное (суммарное) солнечное излучение. Приборы отличаются незначительной 5% погрешностью, почти мгновенным откликом, широким температурным диапазоном для эксплуатации от —10°С до 50°С. Они применяются в метеорологических исследованиях, в энергетике для контроля тепловых установок и выбора оптимальной ориентации солнечных батарей.

Альбедометры, пиранометры Вы можете купить в Санкт-Петербурге (СПб), Москве, Казани, Нижнем Новгороде, Челябинске, Новосибирске, Екатеринбурге, Самаре, Омске, Уфе, Ростове, Перми, Воронеже, Волгограде и других городах России.

Читайте также: