Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Изотермический пиргелиометр – прибор для нахождения интегральной радиации Солнца, в котором роль коллектора солнечного излучения выполняет сфера с входным окном. В области первичного попадания луча установлен отражатель, который увеличивает коэффициент поглощения внутренней поверхности сферы. При помощи компьютерного проектирования создается отражатель определенной формы, которая служит для равномерного рассеяния по внутренней поверхности сферы потоков излучения. Все эти мероприятия направлены на достижение высокого уровня поглощения излучения Солнца, соответствующего 0,998, во всем спектральном диапазоне излучения, от ультрафиолетовой области до инфракрасной. Изотермический пиргелиометр представляет собой интегрирующий компонент высокой точности энергии излучения Солнца. При этом разогрев регистрируется высокочувствительными дифференциальными термоэлектрическими батареями, которые разработаны из оптимизированного полупроводникового термоэлектрического материала, легированного двумя компенсирующими примесями, способными создать высокую температурную стабильность материала для сохранения его чувствительности. Погрешность прибора приближена к минимальному значению, погрешности определяются теплообменом сферы с окружающей средой, поэтому для сведения их к минимуму пиргелиометр обеспечивается термобатареями Пельтье, сберегаемыми сферическим коллектором практически в изотермическом режиме. Эталонный электрический нагреватель вводится для прецизионного уровня измерения поверхности сферы, при помощи эталонного электрического нагревателя создается градуировка батарей Пельтье. Благодаря электронному прибору автоматически поддерживается приемная сфера с точностью +0,005 °C в изотермическом режиме. Интегральная плотность определяется с погрешностью не более +0,01%, которая отвечает точности самых лучших стандартов интегрального излучения Солнца. Изотермический прибор применяется для нахождения закономерностей социальных, биологических, физико-химических, макроскопических процессов, так как интегральное излучение Солнца представляет собой существенный фактор солнечной активности, которая воздействует на окружающую среду Земли.

Используется в качестве контрольного устройства относительных приборов, называемых актинометрами.

Пиргеометр

Название произошло от греческих слов pyr – «огонь» и ge – «Земля», и слова «метр». Пиргеометр разработан геофизиком Кнутом Юханом Ангстремом (1857—1910).

Прибор предназначен для произведения измерения эффективности излучения земной поверхности, которое заключается в нахождении разницы между собственным излучением земной поверхности и встречным излучением атмосферы. Для определения эффективного излучения приемную поверхность прибора необходимо последовательно поворачивать к небу и Земле. Полученная разница и является эффективным излучением земной поверхности.

Термоэлектрический пиргеометр С. И. Савинова, усовершенствованный Ю. Д. Янишевским, представляет собой последовательно соединенные шероховатые черные и блестящие никелированные полоски. Разница температур получается благодаря разной излучательной и поглощательной способностям, полученный при этом термоток определяется при помощи гальванометра.

Пиргеометр градуируется в абсолютных величинах в результате сопоставления с показаниями компенсационного пиргелиометра Ангстрема, также может использоваться излучение абсолютно черного тела.

Пиргеометр В. А. Михельсона представляет собой абсолютный компенсационный прибор с полосками, которые направлены в противоположные стороны, что позволяет непосредственно рассмотреть эффективное излучение земной поверхности.

Пирометры

Прибор, позволяющий точно измерить температуру на основе изменения сопротивления проводника от нагревания. В измерительном процессе не последнее место играет тугоплавкий металл, например платина или вольфрам, из этого материала делается небольшая катушка, которая устанавливается в тугоплавкую трубку. Для измерения рассматривается изменение сопротивления относительно изменения температуры. Прибор пирометр также называется термометром сопротивления.

Пирометры подразделяются на радиационные, яркостные, цветовые. Радиационные пирометры предназначены для измерения температуры от 0 до 500 °C, такой прибор основан на измерении интегральной интенсивности излучения данного объекта.

Яркостные пирометры – оптические пирометры, которые направлены на измерение температур в диапазоне от 500 до 4000 °C, разработаны на основе сравнения яркости в узком участке данного объекта с яркостью образцового излучателя, к которому относится фотометрическая лампа.

Цветовые пирометры – приборы, разработанные для измерения отношения интенсивности излучения на двух длинах волн, которые определяются в красной или синей части спектра, способны производить измерения температуры свыше 800 °C.

Платиновый пирометр. Этот тип пирометра используется для точного измерения температур до 1000 °C. Точность измерения в диапазоне от -20 до 600 °С составляет 0,0001 °C.

Пирометрами измеряется температура в труднодоступных местах, перемещающихся объектах. Ими измеряются высокие температуры, при которых не способны работать датчики других видов, они используются как для высоких, так и для низких температур. Низкие температуры измеряются при помощи определения сопротивления пирометра, охлажденного жидким воздухом до -195 °C, при этом шкала градуируется от -195 до 0 °C. Для производственных нужд необходимо точно знать температуру частей машин и целых установок. В тепловую установку в нескольких местах включают спирали, например в топке, в трубе для отвода отработанных газов. Спирали соединяются при помощи проводов с единым измерительным прибором, что позволяет определять температуру разных частей установки, перемещая переключатель с одних проводов на другие. Такой способ применяется для слежения за температурным режимом нагревания и охлаждения литых изделий. При помощи пирометров исследуются работа машин, течение болезней, для этого приборы соединяют с записывающими устройствами. Если к стрелке пирометра присоединить сигнализатор, в роли которого могут выступить лампочка или звонок, то появляется возможность автоматического сигнализирования приближения опасной для установки температуры (например, при наступлении температуры, являющейся близкой к температуре плавления подшипников, автоматически включаются красный свет или электрозвонок, также может снижаться скорость вращения).

Пито-Прандтля трубка

Пито—Прандтля трубка относится к пневмометрическим приборам для произведения измерения размера и ориентированности скорости, для определения расхода газа и жидкости в результате измерения давления в потоке. Создана в 1732 г. французским ученым А. Пито, затем была модернизирована Л. Прандтлем.

Комбинированная трубка Пито– Прандтля является трубкой цилиндрической формы с осью вдоль потока, носик которой имеет полусферический вид. Критическая точка определяется как центральное отверстие на полусфере, полное давление определяется сквозь критическую точку. Также в приборе есть ряд отверстий или одно отверстие, которое находится на боковой поверхности трубки. Они расположены на расстоянии нескольких диаметров трубки относительно носика, предназначены для определения статического давления. Геометрическая форма трубки, отверстий, расстояние между отверстиями и носиком трубки задаются таким образом, чтобы давление в боковых отверстиях было приближено к статическому давлению в рассматриваемой точке потока. Вводится поправочный коэффициент, который способен учитывать малую погрешность давлений, коэффициент находится при помощи тарировки. Плотность несжимаемой жидкости может рассматриваться по уравнению Клапейрона, скорость потока – по уравнению Бернулли. Для нахождения скоростей более 50 м/с обязательно учитывается сжимаемость воздуха.

Трубка Пито—Прандтля используется для измерения скоростей течения воды в трубах, каналах, реках, измерения скоростей воздушных потоков, относительных скоростей перемещения водных судов и летательных аппаратов, для определения скорости и числа Маха в сверхзвуковом потоке. Для измерения скорости потока было разработано большое количество вариантов трубки Пито—Прандтля.

Плотномер

Плотномер – измерительный прибор, служащий для измерения плотности газов, жидкостей, твердых веществ. Для выбора соответствующего плотномера рассматриваются основные метрологические, а также эксплуатационные характеристики, к ним относятся: точность, воспроизводимость, пределы измерения, их погрешности и диапазон, температуры действия и давления, определение взаимодействия конструкционных материалов и исследуемых веществ. Стандартной температурой считается 0 °C, такая температура позволяет произвести измерения при помощи плотномера. Относительная плотность разнообразных веществ при этой температуре позволяет составлять таблицы (или номограммы), которые заносятся в справочную литературу и принимаются как основа исследований.