ПИРОМЕТРИЯ
(от греч. рyr - огонь
и ...метрия), группа методов измерения температуры. Раньше к П.
относили все методы измерения темп-ры, превышающей предельную для ртутных
термометров;
с
60-х гг. 20 в. к П. всё чаще относят лишь оптич. методы, в частности осн.
на применении пирометров, и не включают в неё методы, в к-рых применяются
термометры
сопротивления, термоэлектрич. термометры с термопарами,
и ряд
др. методов (см. Термометрия).
Почти все оптич. методы основаны
на измерении интенсивности теплового излучения
(иногда - поглощения)
тел. Интенсивность теплового излучения сильно зависит от темп-ры Т тел
и очень резко убывает с её уменьшением. Поэтому методы П. применяют для
измерения относительно высоких темп-р (напр., серийным радиац. пирометром
от 200 °C и выше). При T=< 1000 oС методы П. играют в целом
второстепенную роль, но при Т > 1000 °С они становятся главными,
а при Т > 3000 °С - практически единственными методами измерения
Т.
Методами
П. в пром. и лабораторных условиях определяют темп-ру в печах и др. нагреват.
установках, темп-ру расплавленных металлов и изделий из них (проката и
т. п.), темп-ру пламён, нагретых газов, плазмы. Методы П. не требуют контакта
датчика измерит. прибора с телом, темп-pa к-рого измеряется, и поэтому
могут применяться для измерения очень высоких темп-р. Осн. условие применимости
методов П.- излучение тела должно быть чисто тепловым, т. е. оно должно
подчиняться Кирхгофа закону излучения.
Твёрдые тела и жидкости при
высоких темп-pax обычно удовлетворяют этому требованию, в случае же газов
и плазмы необходима спец. проверка для каждого нового объекта или новых
физ. условий. Так, излучение однородного слоя плазмы подчиняется закону
Кирхгофа, если распределения молекул, атомов, ионов и электронов плазмы
по скоростям соответствуют Максвелла распределению,
заселённости
возбуждённых уровней энергии соответствуют закону Больцмана (см. Болъцмана
статистика), а диссоциация и ионизация
определяются действующих
масс законом, причём во все эти соотношения входит одно и то же значение
Т. Такое состояние плазмы наз. термически равновесным. Интенсивность излучения
однородной равновесной плазмы и в линейчатом, и в сплошном спектрах однозначно
определяется её химич. составом, давлением, атомными константами и равновесной
темп-рой. Если плазма неоднородна, то даже при повсеместном выполнении
условий термич. равновесия её излучение не подчиняется закону Кирхгофа.
В этом случае методы П. применимы лишь к источникам света, обладающим осевой
симметрией.
Измерения наиболее просты для твёрдых тел
и жидкостей, спектр излучения к-рых чисто сплошной. В этом случае измерения
темп-ры осуществляют пирометрами, действие к-рых осн. на законах излучения
абсолютно
чёрного тела. Обычно поверхности исследуемого тела придают форму полости,
чтобы коэфф. поглощения был близок к единице (оптич. свойства такого тела
близки к свойствам абсолютно чёрного тела).
Наиболее универсальны методы П., основанные
на измерении интенсивностей спектральных линий. Они обеспечивают макс.
точность, если известны абс. вероятность соответствующего перехода и концентрация
атомов данного сорта. Если же концентрация атомов не известна с достаточной
точностью, применяют метод относит. интенсивностей, в к-ром темп-ру вычисляют
по отношению интенсивностей двух (или нескольких) спектральных линий. Варианты
этих методов разработаны для измерения темп-ры как оптически тонких слоев
плазмы, так и оптически толстых.
В др. группе методов П. темп-pa определяется
по форме или ширине спектральных линий, к-рые зависят от темп-ры либо непосредственно
благодаря Доплера эффекту, либо косвенно - благодаря Штарка эффекту
и
зависимости плотности плазмы от темп-ры. В нек-рых методах темп-pa определяется
по абс. или относит. интенсивности сплошного спектра ("континуума"). Особое
значение имеют методы определения темп-ры по спектру рассеянного плазмой
излучения лазера, позволяющие исследовать неоднородную плазму. К
недостаткам методов П. следует отнести трудоёмкость измерений, сложность
интерпретации результатов, невысокую точность (напр., погрешности измерений
темп-ры плазмы в лучших случаях оказываются не ниже 3-10%).
Применение методов П. для исследования
неравновесной плазмы даёт ценную информацию о её состоянии, хотя понятие
темп-ры в этом случае неприменимо.
Лит.: Оптическая пирометрия плазмы.
Сб. статей, [пер. с англ.], под ред. n. n. Соболева, М., 1960; Грим
Г., Спектроскопия плазмы, пер. с англ., М., 1969; Методы исследования плазмы
(Спектроскопия, лазеры, зонды), пер. с англ., под ред. С. Ю. Лукьянова,
М., 1971. В. Н. Колесников.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я