22.1. Физические основы ИК-пирометрии.

Основные законы излучения.

Законы теплового излучения получены применительно к идеальному абсолютно черному телу (АЧТ) и термодинамическому равновесию. Равновесным (черным) излучением называется такое, при котором все тела, входящие в данную излучающую систему, принимают одинаковую температуру. Тепловое излучение носит динамический характер: при одинаковых температурах каждое из тел как испускает, так и поглощает лучистую энергию, причем в одинаковых количествах (Ф_рез=0).

Зависимость спектральной плотности потока излучения АЧТ, Вт/м³ от длины волны и температуры (рис.20.1) устанавливается законом Планка:

Зависимость (22.3) выражает закон смещения Вина. Согласно этому закону, максимальная величина спектральной плотности потока излучения с повышением температуры сдвигается в сторону более коротких волн.

Таким образом, интегральной степенью черноты называется отношение поверхностной плотности потока собственного интегрального излучения к его величине для абсолютно черного тела при той же температуре.

                Применение закона Стефана-Больцмана для серого тела является строгим в той мере, в какой строго постоянной, не зависящей от температуры остается степень черноты. Однако в действительности степень черноты серого тела зависит от его природы, температуры, состояния поверхности и в большинстве случаев определяется экспериментальным путем.

              Для узкого спектрального диапазона энергия излучения реального тела со спектральной степенью черноты ε^λ и температурой Т записывается аналогично выражению (20.5):

Е^λ(Т) = ε^λ Е^λ₀(Т),                                                                             (22.6)

Это выражение соответствует сигналу монохроматического пирометра.

Если ε^λ  неизвестна и на пирометре выставлено ε^λ=1.0, то показания последнего соответствуют так называемой яркостной (или видимой) температуре:

 Е^λ(Т) = Е^λ₀(Т_я),                                                                                (22.7)

При условии, что ε^λ=const, тело называют серым.

Спектры излучения основных компонентов продуктов сгорания (спектры газообразных Н₂О, СО₂).