Файл: Левитин И.Б. Инфракрасная техника.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.06.2024

Просмотров: 122

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

а) для полупрозрачных тел (например, для светопропускающих светотехнических материалов)

 

J ^ ( À ' Т )

I-РНК

Г ) х * ( Х , Г )

 

5 ( А )

^

 

е э ф ( Т )

= °

 

 

 

 

 

;

(13)

 

 

[ L°x (X,

Т) S (X) dX

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

б) для непрозрачных тел (для разнообразных диэлек­

триков

и металлов)

 

 

 

 

 

 

 

 

оо

 

 

 

 

 

 

 

 

f L°X(X,

Т) S

(X) [I — р (X,

T)\dX

 

 

 

е9 ф(7, ) = -

55

L° (X, Т) S (X) dX

 

 

 

(14)

 

 

\

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

Экспериментальное

определение значений

е (Я,,

Г),

р (к7 Т),

X (К, Т) и последующий расчет е э ф (Т) для разно­

образных материалов,

разных

состояний

их

поверхности

и разных температур сопряжено с большими

трудностями,

в связи

с чем обычно определяют интегральные

значения

е э ф (Т).

В приложении 3 даются значения

е э ф

(Т) для

ряда

электротехнических и светотехнических материалов в диа­ пазоне обычных для них рабочих температур, определен­ ные по отношению к распределению спектральной чувст­ вительности S (к) сернистосвинцового неохлаждаемого фо­ торезистора [22, 46].

Эквивалентные температуры (псевдотемпературы) нечерных излучателей. Излучение черного тела можно пол­ ностью характеризовать его температурой. А для оценки излучения нечерного тела значение его истинной темпера­ туры недостаточно, в связи с чем появилась необходимость введения понятий эквивалентных температур (или псевдо­ температур), не равных истинной температуре тела Тп, но позволяющих характеризовать свойства его излучения.

Различают три эквивалентных температуры:

1. Энергетической (или радиационной) температурой нечерного излучателя с истинной температурой 7 П назы­ вают такую температуру Тэ черного тела, при которой энергетическая яркость L° (Тэ) черного тела равна энерге­ тической яркости L (Та) нечерного излучателя.

18

Энергетическая температура Тэ и истинная температура Ти связаны следующим соотношением:

Гп = ѵ = - .

(15)

V* (Т)

2.Яркостной (или черной) температурой нечерного

излучателя с истинной температурой Г и называют такую температуру Тя черного тела, при которой спектральная плотность яркости L x (X, Тя) черного тела для некоторой

длины волны

X равна

спектральной

плотности

яркости

L % (X, Та)

нечерного

излучателя для той же длины

волны.

Яр костная

температура Тя

и истинная температура Та

связаны

следующим

соотношением:

 

 

 

 

Ти=^-

 

 

!

.

(16)

 

 

 

X

cjXTn

+ In 8 (К,

Та)

 

3. Цветовой температурой нечерного излучателя с ис­ тинной температурой Т„ называют такую температуру Та черного тела, при которой цветности их излучений одина­ ковы.

Цветовая температура Тп и истинная температура Та связаны следующим соотношением:

 

 

 

1 п

в (h,

Т„)

 

Т ц

 

с

/ 1

^

Здесь Хх

и Хг — длины

волн,

при

которых сравниваются

цветности

излучений.

 

 

 

 

В приложении 4 даны в качестве примера значения энер­

гетической, яр костной

и

цветовой

температур вольфрама

при различных значениях

его истинной температуры.

Г Л А В А В Т О Р А Я

ИСТОЧНИКИ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

5. Классификация источников инфракрасных излучений

Инфракрасная техника имеет дело с разнообразными источниками инфракрасных излучений — в подавляющем большинстве источниками теплового излучения, в качестве которых должно рассматриваться любое нагретое тело (га­ зообразное, жидкое, твердое). Источники инфракрасных излучений целесообразно классифицировать по схеме, ука­ занной ниже; из этой схемы очевидно их разделение на ис­ точники искусственные и естественные.

Искусственные источники излучения применяются в ак­ тивных инфракрасных системах, а также для измеритель­ ных целей.

В активных инфракрасных системах применяются воль­ фрамовые лампы накаливания (обычных типов и зеркаль­ ные— термоизлучатели), кварцевые лампы накаливания с галогенным циклом, средне- и низкотемпературные («тем­ ные») излучатели для нагревательных установок, электри­ ческие дуги, газоразрядные лампы, импульсные лампы, оптические квантовые генераторы (ОКГ, или лазеры).

Для измерительных целей применяют источники с точно определенными параметрами излучения: полные излуча­ тели (модели черного тела), силитовый излучатель, окис­ ленные никелевые ленты и др.

Естественными источниками инфракрасных излучений являются всевозможные нагретые тела, которые представ­ ляют собой либо объекты наблюдений и измерений (напри­ мер, при неконтактных методах измерения температуры различных нагретых тел и т. п.), либо источники помех

20

 

 

Источники инфракрасных излучений

 

Искусственные

 

 

 

Естественные

 

 

источники

 

 

 

источники

 

Для активных

Для измери­

Источники

помех

Назем­

Атмо­

 

инфракрасных

тельных

Космические

систем

целей

(тепловые

фоны)

ные

сферные

 

Лампы накали­ вания обычные и зеркальные — термоизлуча­ тели; лампы на­ каливания с га­ логенным цик­ лом; «темные» излучатели; электрические дуги; газораз­ рядные лампы; импульсные лампы; лазеры (ОКГ)

Полные излуча­

Искусст­

Естест­

Почва, расти­

Пары, воды,

Солнце,

тели; силитовый

венные

венные

тельность,

излучатель;

 

 

вода, здания,

атмосферные

Луна,

штифт Нернста;

 

 

транспорт­

газы, облака,

планеты,

окисленная ни­

 

 

ные средства,

полярное

звезды,

келевая лента

 

 

люди

сияние

туманности

Элементы оптики

Небо,

облака,

 

и окна приборов,

небесные тела,

Рис. 4. Классификация источников

искусственные

земная поверх­

инфракрасных излучений

земные источ­

ность,

окружаю­

 

ники

щие

объекты

 

(тепловые фоны), действие которых приходится учитывать при измерениях. Разделение естественных источников из­ лучений на группы очевидно из схемы (рис. 4).

6. Вольфрамовые лампы накаливания обычных типов (нормальные)

Вольфрамовые лампы накаливания применяются в ин­ фракрасных прожекторах и фарах, в маяках, системах

связи, для лабораторных измерительных

целен (например,

 

 

 

при спектрофотометрии) и т. д.

 

 

 

Достоинствами

этих

источни­

 

-/

 

ков излучения являются

кон­

 

 

структивная простота,

удоб­

j

•2

 

 

ство

эксплуатации,

доста­

 

 

 

точно высокая

стабильность

 

 

 

излучения

и дешевизна.

 

 

 

„J

Любая

лампа накалива­

 

 

ния

создает значительное ин­

 

 

 

 

 

 

фракрасное

излучение.

Лам­

 

2' vA

пы

различных

технических

0,2 0,3 Ofi 0,6 Oß 1,0 1,5 2,0 мкм

типов имеют температуру те­

Рис. 5. Излучательная

способ­

ла накала от 2500 до 3200 К.

Стандартной

температурой

ность вольфрама при

различ­

свечения измерительных ламп

ных

температурах

 

 

 

накаливания

 

считается

 

 

 

2360

К. Излучательная

спо­

собность вольфрама зависит от температуры

поверхности и

длины волны (рис. 5): / — при Т = 1600 К; 2 — при Т = = 2000 К; 3 — при Т= 2400 К; 4 — при Т = 2800 К.

Максимальное излучение пустотной лампы накалива­

ния при температуре нити

Т = 2500 К соответствует % =

= 1,16 мкм, а газополной

лампы накаливания при темпе­

ратуре нити

Т = 3000 К соответствует К = 0,96 мкм.

В табл.

1 приведены данные о распределении энергии

излучения в процентах для основных типов ламп накали­ вания.

Лампы накаливания обычных типов могут применяться как излучатели только в ближней инфракрасной области спектра: стеклянная колба лампы поглощает излучения с длиной волны более 2,6 мкм. Лампы накаливания общего назначения (ГОСТ 2239—60) выпускаются нашей промыш­ ленностью 26 типов на напряжения 127 и 220 В и мощ-

22

Смотрите также файлы