Афонин А.В., Ньюпорт Р.К., Поляков В.С. и др. Основы инфракрасной термографии

Подождите немного. Документ загружается.

221

âûáîðîì áîëåå ÷óâñòâèòåëüíîé òåðìîãðàôè÷åñêîé êàìåðû â îáëàñòè

ñïåêòðà 3,55,5 ìêì ñ DT

NET

£ 0,04°.

Áîëüøàÿ ðîëü êîýôôèöèåíòà èçëó÷åíèÿ âèäíà ïðè ñîïîñòàâëåíèè

îöåíîê ïîãðåøíîñòåé dDÒ

0,n

èç òàáëèö 4.6 è 4.7 â îáëàñòè ñïåêòðà

812 ìêì äëÿ ãëàçóðèðîâàííîãî è íåãëàçóðèðîâàííîãî ôàðôîðà ñ áîëü-

øèì ðàçëè÷èåì êîýôôèöèåíòîâ èçëó÷åíèÿ. Ïîãðåøíîñòü èçëó÷åíèÿ â

ñëó÷àå íåãëàçóðèðîâàííîãî ôàðôîðà ñ e =0,5 âîçðàñòàåò áîëåå ÷åì

â 2 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ ïîãðåøíîñòüþ èçëó÷åíèé â ñëó÷àå ãëàçóðèðî-

âàííîãî ôàðôîðà ñ e =0,95 , îñîáåííî ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ è íà

áîëüøèõ äèñòàíöèÿõ èçìåðåíèé.

Ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèé òåìïåðàòóð âñëåäñòâèå âàðèàöèé ôîíî-

âîé çàñâåòêè ïðè îáëà÷íîì è áåçîáëà÷íîì íåáå èìåþò ñóùåñòâåííî

ìåíüøóþ âåëè÷èíó â îáëàñòè ñïåêòðà 3,55,5 ìêì, ÷òî ïðè îòñóòñòâèè

ñîëíå÷íîé çàñâåòêè âî âðåìÿ èçìåðåíèé ïîçâîëÿåò äîáèòüñÿ â íåêîòî-

ðûõ ñëó÷àÿõ áîëüøåé òåõíîëîãè÷íîñòè èçìåðåíèé, íàïðèìåð, ïðè êîí-

òðîëå òåïëîâûõ ïîòåðü è òåïëîôèçè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê îãðàæäàþ-

ùèõ êîíñòðóêöèé çäàíèé.

Îïðåäåëåíèå òðåáîâàíèé ê òî÷íîñòè òåðìîðàäèîìåòðè÷åñêèõ èç-

ìåðåíèé è âûáîð áàçîâîãî ýëåìåíòà ðàññìîòðèì íà ïðèìåðå âûÿâëå-

íèÿ äåôåêòîâ òðàíñôîðìàòîðîâ òîêà ïî âåëè÷èíå òàíãåíñà óãëà äèý-

ëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü èçîëÿöèè.

Âûÿâëåíèå äåôåêòîâ èçîëÿöèè ïðè êîíòðîëå òðàíñôîðìàòîðîâ òîêà

îñíîâàíî íà íàëè÷èè ñâÿçè ìåæäó ñòåïåíüþ ðàçâèòèÿ äåôåêòà (óâåëè-

÷åíèÿ äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü) è íàãðåâîì ïîâåðõíîñòè àïïàðàòà.

Êîíòðîëèðóåìûì ïàðàìåòðîì ÿâëÿåòñÿ âåëè÷èíà òàíãåíñà óãëà äèý-

ëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü èçîëÿöèè [28].

Ïðèìåíåíèå òåïëîâèçèîííûõ óñòðîéñòâ ïîçâîëÿåò èçìåðèòü ýòó

âåëè÷èíó êîñâåííûì ñïîñîáîì. Äëÿ ýòîãî èçìåðÿþò ïðåâûøåíèå òåì-

ïåðàòóðû ïîâåðõíîñòè àïïàðàòà, ïîä êîòîðîé ïðîèñõîäèò âûäåëåíèå

òåïëà îò äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü, íàä òåìïåðàòóðîé îêðóæàþùåé ñðå-

äû è âû÷èñëÿþò çíà÷åíèå òàíãåíñà óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü

, (4.31)

ãäå a

 êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà÷è ïîâåðõíîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî àï-

ïàðàòà, Âò/(ì

×°Ê); U  íàïðÿæåíèå, Â; Ñ  åìêîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî

àïïàðàòà, Ô; w  óãëîâàÿ ÷àñòîòà íàïðÿæåíèÿ, ðàä/ñåê; F  ïëîùàäü

222

èçëó÷àþùåé ïîâåðõíîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî àïïàðàòà, ì

; Ò

è Ò

 òåì-

ïåðàòóðà ïîâåðõíîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî àïïàðàòà è îêðóæàþùåé ñðåäû,

°Ê, ñîîòâåòñòâåííî.

Íà ïðàêòèêå áîëåå ðàñïðîñòðàíåí ñïîñîá ïî ñðàâíåíèþ èçëó÷å-

íèÿ äâóõ àïïàðàòîâ. Òàíãåíñ óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü îäíîãî èç

àïïàðàòîâ èçâåñòåí. Â ýòîì ñëó÷àå

, (4.32)

ãäå tgd

 òàíãåíñ óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü êîíòðîëèðóåìîãî

ýëåêòðè÷åñêîãî àïïàðàòà, a tg d

 àïïàðàòà ñ èçâåñòíûì çíà÷åíèåì

(áàçîâîãî àïïàðàòà).

Âûÿñíèì òðåáîâàíèÿ ê òî÷íîñòè òåðìîðàäèîìåòðè÷åñêèõ èçìå-

ðåíèé, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ îñóùåñòâëÿåòñÿ îïåðàöèÿ èçìåðåíèÿ òåì-

ïåðàòóð ïîâåðõíîñòåé ñðàâíèâàåìûõ àïïàðàòîâ.

Îïðåäåëèì âåëè÷èíó îòíîñèòåëüíîãî îòêëîíåíèÿ tg d

îò tgd

, (4.33)

ãäå t

, t

òîæäåñòâåííî ðàâíû T

, T

, è T

, íî èçìåðÿþòñÿ â °Ñ.

Òîãäà âåëè÷èíà òàíãåíñà ðàâíà

tg d

= tg d

× (Y + 1). (4.34)

Äëÿ ïðîâåäåíèÿ àíàëèçà îïðåäåëèì èñõîäíûå äàííûå. Â [28] ïðè-

âîäèòñÿ ïðèìåð îáñëåäîâàíèÿ òðàíñôîðìàòîðîâ òîêà, èç êîòîðûõ áûëè

îáíàðóæåíû ÒÒ, òåìïåðàòóðà ïîâåðõíîñòè êîòîðûõ îòëè÷àëàñü îò òåì-

ïåðàòóðû äðóãèõ íà âåëè÷èíû t

t

= 0,1°, 0,2° è 0,5°, ïðè÷åì

tg d

=0,5%. Îïðåäåëèì âåëè÷èíó t

t

ïî ôîðìóëå

. (4.35)

Âåëè÷èíà t

t

=0,055 , 0,062 è 0,061 ñîîòâåòñòâåííî. Âåëè÷èíà

î÷åíü ìàëåíüêàÿ, ïîòîìó ÷òî â êà÷åñòâå áàçîâîãî áåðåòñÿ àïïàðàò,

ó êîòîðîãî ðåãèñòðèðóåòñÿ ìèíèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà ñîîòâåòñòâóþ-

223

ùàÿ ìèíèìàëüíîìó òàíãåíñó óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü. Äëÿ

÷èñëîâîé îöåíêè èñïîëüçóåì ñðåäíþþ âåëè÷èíó t

t

=0,06°.

Ñëó÷àéíûå ñîñòàâëÿþùèå ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèé îïðåäåëÿþòñÿ øó-

ìàìè òåïëîâèçèîííîãî òðàêòà, ÷òî ïðèâîäèò ê ñëó÷àéíîé âûáîðêå èç-

ìåðÿåìîé òåïëîâèçîðîì ýôôåêòèâíîé òåìïåðàòóðû.

Îïðåäåëèì òðåáîâàíèÿ, êîòîðûå ïðåäúÿâëÿþòñÿ ê òî÷íîñòè èçìå-

ðåíèÿ ðàäèàöèîííîé òåìïåðàòóðû. Äëÿ ýòîãî îïðåäåëèì âåëè÷èíó ñðåä-

íåêâàäðàòè÷åñêîãî îòêëîíåíèÿ ïîãðåøíîñòè îïðåäåëåíèÿ îòíîñèòåëü-

íîãî îòêëîíåíèÿ tgd

îò tg d

Â îáùåì âèäå óðàâíåíèå èìååò âèä

, (4.36)

ãäå

 ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêèå îòêëîíåíèÿ âàðèàöèé òåì-

ïåðàòóð t

, t

è t

. Ïîäñòàíîâêà ÷àñòíûõ ïðîèçâîäíûõ âåëè÷èíû Y ïî

ñîîòâåòñòâóþùèì òåìïåðàòóðàì îïðåäåëåííûõ äèôôåðåíöèðîâàíèåì

óðàâíåíèÿ (4.33), â (4.36) ïðèâîäèò ê âûðàæåíèþ

, (4.37)

ãäå â ñîîòâåòñòâèè ñ óðàâíåíèåì (4.32)

. (4.38)

Äàëåå, ïðåäïîëàãàÿ, ÷òî âåëè÷èíû t

, t

è t

èëè èõ ðàçíîñòè áóäóò

èçìåðÿòüñÿ òåïëîâèçîðîì, ïîëîæèì

. Òîãäà èç âû-

ðàæåíèÿ (4.37) ìîæíî îïðåäåëèòü âåëè÷èíó ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêîãî îò-

êëîíåíèé òðåáóåìîé òî÷íîñòè èçìåðåíèÿ ðàäèàöèîííîé òåìïåðàòóðû

ñ ïîìîùüþ òåïëîâèçîðà.

. (4.39)

224

Ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêîå îòêëîíåíèå s

çàäàäèì èç óñëîâèÿ, ÷òî åãî âå-

ëè÷èíà ïðîïîðöèîíàëüíà ìîäóëþ âåëè÷èíû Y ñ êîýôôèöèåíòîì

dY=0,15

. (4.40)

Â òàáëèöå 4.8 ïðåäñòàâëåíû äàííûå ðàñ÷åòîâ äëÿ äâóõ âàðèàíòîâ

áàçîâûõ àïïàðàòîâ.

Â ïåðâîì âàðèàíòå â êà÷åñòâå áàçîâîãî èñïîëüçóåòñÿ àïïàðàò ñ

t

=0,06°, à âî âòîðîì âàðèàíòå çà áàçîâûé ïðèíÿò ÒÒ, èìåþùèé

ìàêñèìàëüíîå îòêëîíåíèå îò òåìïåðàòóðû âîçäóõà t

t

=0,56° è

tg d

= 4,66%. Â ýòîì ñëó÷àå ÒÒ ñ t

t

=0,1° ñîîòâåòñòâóåò t

t

=0,4°,

t

=0,2° ñîîòâåòñòâóåò t

t

= 0,3°, à ÒÒ ñ t

t

=0,1° ââåäåí äëÿ

ðàñøèðåíèÿ øêàëû ðàñ÷åòîâ è ñîïîñòàâëåíèÿ ñ ïåðâûì âàðèàíòîì

ïðè îäèíàêîâûõ | t

t

|= 0,1°. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî âåëè÷èíû òàíãåí-

ñà óãëà äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü ó áàçîâûõ àïïàðàòîâ îïðåäåëåíû

äðóãèì ñïîñîáîì. Ðàñ÷åò â äâóõ âàðèàíòàõ äåëàåòñÿ äëÿ âûÿñíåíèÿ

âëèÿíèÿ âåëè÷èíû ðàçíîñòè òåìïåðàòóðû áàçîâîãî àïïàðàòà è âîçäó-

õà íà òî÷íîñòü èçìåðåíèé. Èç ïðîâåäåííûõ ðàñ÷åòîâ ñëåäóåò, ÷òî òðå-

áóåìîå ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêîå îòêëîíåíèå òî÷íîñòè èçìåðåíèÿ ýôôåê-

òèâíîé òåìïåðàòóðû ñîñòàâëÿåò ïðè ïðèíÿòûõ óñëîâèÿõ ðàñ÷åòà

@ 0,005° ïî ïåðâîìó âàðèàíòó è s

@ 0,04° ïî âòîðîìó âàðèàíòó èç-

ìåðåíèé äëÿ ïåðâîãî è âòîðîãî ÒÒ. Ñëåäîâàòåëüíî, ïðè èñïîëüçîâàíèè

â êà÷åñòâå áàçîâîãî âòîðîãî âàðèàíòà ïîëó÷àåòñÿ áîëüøîé âûèãðûø ïî

ñíèæåíèþ òðåáîâàíèé ê òî÷íîñòè èçìåðåíèé, äîñòèãàþùèé 8 ðàç ïî ñðàâ-

íåíèþ ñ ïåðâûì âàðèàíòîì. Â ñëó÷àå ñîïîñòàâëåíèÿ òðåáóåìîé òî÷íîñ-

òè èçìåðåíèé ïðè | t

t

| =0,1°, ò.å. ïðè ðàâíûõ îòêëîíåíèÿõ òåìïåðàòó-

ðû ÒÒ îò áàçîâîãî, âèäíî, ÷òî âûèãðûø ïî ñíèæåíèþ òðåáîâàíèé ê

òî÷íîñòè ñîñòàâëÿåò 2,7 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ ïåðâûì âàðèàíòîì.

Òàáëèöà 4.8.

225

Òåïëîâèçîðû èìåþò ñëó÷àéíóþ ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèé, îïðåäå-

ëÿåìóþ DT

NET

, âåëè÷èíà êîòîðîé â ñîîòâåòñòâèè ñ (4.30) ðàâíà

, (4.41)

ãäå Ò

, êàê è â (3.37), òåìïåðàòóðà ÷åðíîãî òåëà, ïðè êîòîðîé îïðåäå-

ëåí DT

NET

Ïîñêîëüêó âåëè÷èíà DT

NET

ïî äàííûì èçãîòîâèòåëåé ñîñòàâëÿåò

0,040,1°, òî áåç ñïåöèàëüíûõ ìåð òðåáóåìîé òî÷íîñòè èçìåðåíèé íå

äîáèòüñÿ. Íàèáîëåå ïðîñòûì è ýôôåêòèâíûì ñðåäñòâîì ÿâëÿåòñÿ îñ-

ðåäíåíèå òåìïåðàòóðû ïî ïîâåðõíîñòè êîíòðîëèðóåìîãî ýëåìåíòà â

îêíå N ´ N ïèêñåëîâ, ïðè óñëîâèè, ÷òî â ïðåäåëàõ ýòîãî îêíà òåìïåðà-

òóðà ýëåìåíòà ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåíà. Òîãäà âûáîðî÷íîå ñðåäíåêâàä-

ðàòè÷åñêîå îòêëîíåíèå ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ òåìïåðàòóðû áóäåò óìåíü-

øàòüñÿ ïðîïîðöèîíàëüíî N.

Äëÿ ðàññìîòðåííûõ âûøå âàðèàíòîâ òåìïåðàòóð îêðóæàþùåé ñðå-

äû â òàáëèöå 4.9 ïðèâåäåíû ïîãðåøíîñòè èçìåðåíèÿ êîíòðàñòà ðàäè-

àöèîííîé òåìïåðàòóðû äëÿ òåðìîãðàôè÷åñêèõ êàìåð íà îáëàñòü ñïåêòðà

3,55,5 ìêì ñ DT

NET

=0,04° è íà îáëàñòü ñïåêòðà 812 ìêì ñ DT

NET

=0,1°,

à òàêæå îöåíêè êîëè÷åñòâà ïèêñåëîâ (ìãíîâåííûõ ïîëåé çðåíèÿ), ïî

êîòîðûì íåîáõîäèìî ïðîâîäèòü îñðåäíåíèÿ äëÿ äîñòèæåíèÿ òðåáó-

åìîé òî÷íîñòè èçìåðåíèé. Èõ êîëè÷åñòâî îöåíèâàåòñÿ, êàê

. (4.42)

Òàáëèöà 4.9.

226

Íóæíî îòìåòèòü, ÷òî ìèíèìàëüíûé ðàçìåð îêíà îñðåäíåíèÿ ïðè

èçìåðåíèÿõ ïî âòîðîìó âàðèàíòó ïîçâîëÿåò ïðàêòè÷åñêè âñåãäà âûá-

ðàòü ó÷àñòîê íà êîíñòðóêöèè ýëåìåíòà ñ ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåííîé

òåìïåðàòóðîé. Ïðè÷åì èçìåðåíèÿ ðàäèàöèîííîé òåìïåðàòóðû äîëæ-

íû îñóùåñòâëÿòüñÿ, ïî êðàéíåé ìåðå, äî ñîòîé ãðàäóñà.

Íàðÿäó ñî ñëó÷àéíûìè ïîãðåøíîñòÿìè èçìåðåíèé èìåþòñÿ ñèñ-

òåìàòè÷åñêèå ïîãðåøíîñòè. Îñíîâíûå ñèñòåìàòè÷åñêèå ïîãðåøíîñ-

òè ñâÿçàíû ñ òåìïåðàòóðíûì äðåéôîì ÷óâñòâèòåëüíîñòè è èñïîëüçî-

âàíèåì íåêîððåêòíûõ âåëè÷èí êîýôôèöèåíòîâ èçëó÷åíèÿ,

ïðîïóñêàíèÿ àòìîñôåðû è òåìïåðàòóðû ïîëóñôåðè÷åñêîé ôîíîâîé

çàñâåòêè. Ïîýòîìó ïðèíöèïèàëüíûì ÿâëÿåòñÿ âîïðîñ îïðåäåëåíèÿ òåì-

ïåðàòóðû âîçäóõà. Îòìåòèì, ÷òî òåìïåðàòóðíûé äðåéô ÷óâñòâèòåëü-

íîñòè òåïëîâèçîðîâ âñåãäà ïðèñóòñòâóåò, òîëüêî âåëè÷èíà ýòîãî äðåé-

ôà ó ðàçíûõ òåïëîâèçîðîâ ðàçíàÿ. Ïîñêîëüêó äàííûå èçìåðåíèÿ

âûïîëíÿþòñÿ äàëåêî çà ïðåäåëàìè òî÷íîñòè ãàðàíòèðóåìîé èçãîòîâè-

òåëåì àïïàðàòóðû, â äàííûõ èçìåðåíèÿõ íåîáõîäèìî ðàññìàòðèâàòü, ÷òî

òåìïåðàòóðíûé äðåéô ïðèñóòñòâóåò, è åãî âåëè÷èíà ìîæåò ñóùåñòâåííî

èñêàçèòü èçìåðåíèÿ.

Íà ïðàêòèêå ÷àñòî èñïîëüçóþò â êà÷åñòâå òåìïåðàòóðû âîçäóõà

èçìåðåííóþ ýôôåêòèâíóþ òåìïåðàòóðó ýëåìåíòà àïïàðàòà â íåðàáîòà-

þùåì ñîñòîÿíèè. Ýòî ëó÷øèé ñïîñîá óñòðàíåíèÿ è ñèñòåìàòè÷åñêèõ

ïîãðåøíîñòåé, ïîñêîëüêó â îïðåäåëåíèè òåìïåðàòóðû íå ó÷àñòâóþò

êîýôôèöèåíòû èçëó÷åíèÿ è ïðîïóñêàíèÿ àòìîñôåðû è ïðè ïîäñòà-

íîâêå â (4.32) çíà÷åíèé ðàäèàöèîííîé òåìïåðàòóðû, èçìåðåííîé òåï-

ëîâèçîðîì, êîýôôèöèåíòû òåìïåðàòóðíîãî äðåéôà ñîêðàùàþòñÿ è íå

âëèÿþò íà ðåçóëüòàò. Ïðè îòñóòñòâèè ÒÒ â íåðàáî÷åì ñîñòîÿíèè òåì-

ïåðàòóðó âîçäóõà ìîæíî îïðåäåëèòü ñ ïîìîùüþ òåïëîâèçîðà ïî èìè-

òàòîðó ÷åðíîãî òåëà íà òåìïåðàòóðó âîçäóõà. Íî â ýòîì ñëó÷àå òåìïå-

ðàòóðû t

, t

áóäóò ðàâíû òåðìîäèíàìè÷åñêèì è äîëæíû îïðåäåëÿòüñÿ

ñ ïîìîùüþ óðàâíåíèÿ, èñïîëüçóåìîãî â êîìïüþòåðå òåïëîâèçîðà.

4.4.2. ÊÎÍÒÐÎËÜ ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐÛ ÂÛÑÎÊÎÎÒÐÀÆÀÞÙÅÃÎ ÎÁÚÅÊÒÀ

Ïëàíèðîâàíèå ýêñïåðèìåíòà ïî èçìåðåíèþ òåìïåðàòóðû âûñîêî-

îòðàæàþùåãî ìàòåðèàëà ðàññìîòðèì íà ïðèìåðå âûñîêîòåìïåðàòóð-

íîãî îáúåêòà.

Ïëîñêàÿ êâàäðàòíàÿ öåëü, âûïîëíåííàÿ èç ìåòàëëà ñ íèêåëèðî-

âàííûì ïîêðûòèåì, íàõîäèòñÿ â âàêóóìíîé êàìåðå ñ çàùèòíûì îê-

227

íîì èç CaF

òîëùèíîé 10 ìì è òåìïåðàòóðîé ñòåíîê 20°Ñ. Îáúåêò ðà-

çîãðåâàåòñÿ ïîòîêîì ýëåêòðîíîâ. Íà ïîâåðõíîñòè ìèøåíè ðàçìåðîì

50 ´50 ìì íåîáõîäèìî îáíàðóæèòü âîçìîæíûå ëîêàëüíûå íåîäíîðîäíî-

ñòè ðàçîãðåâà Æ³3 ìì, òåìïåðàòóðà êîòîðûõ íå äîëæíà ïðåâûøàòü ñðåä-

íþþ òåìïåðàòóðó â äèàïàçîíå 200°Ñ700°Ñ áîëåå, ÷åì íà 30°.

Ñõåìà êîíòðîëÿ ïðèâåäåíà íà ðèñ. 4.3.

Çàïèøåì óðàâíåíèå ñóììàðíîé ñâåòèìîñòè

. (4.43)

Âûÿñíèì ñïåêòðàëüíîå ïðîïóñêàíèå îêíà èç ôòîðèñòîãî êàëüöèÿ.

Äëèííîâîëíîâàÿ ãðàíèöà ïðîïóñêàíèÿ îêíà íà óðîâíå 0,5 ðàâíà 9 ìêì.

Ýòî ïðèâîäèò ê ñèëüíîìó çàðåçàíèþ îáëàñòè ñïåêòðà èçëó÷åíèÿ äëÿ

òåïëîâèçîðà â äëèííîâîëíîâîé îáëàñòè ñïåêòðà. Êðîìå òîãî, â ýòîé

îáëàñòè ñïåêòðà ýôôåêòèâíîå ïðîïóñêàíèå çàùèòíîãî îêíà çàâèñèò îò

òåìïåðàòóðû èçëó÷àòåëÿ, òàê êàê

(4.44)

è t

¹t

, ÷òî ñèëüíî îñëîæíÿåò ðàñ÷åòû Ò

è ñíèæàåò òî÷íîñòü èçìå-

ðåíèé. Ïîýòîìó íàèáîëåå ïîäõîäÿùèìè äëÿ ýòèõ èçìåðåíèé ÿâëÿåòñÿ

êîðîòêîâîëíîâàÿ òåïëîâàÿ îáëàñòü ñïåêòðà.

Îöåíèì êîýôôèöèåíò ïðîïóñêàíèÿ è êîýôôèöèåíò èçëó÷åíèÿ çà-

ùèòíîãî îêíà âàêóóìíîé êàìåðû. Âíà÷àëå îöåíèì êîýôôèöèåíò îäíî-

Ðèñ. 4.3. Ñõåìà êîíòðîëÿ âûñîêîîòðàæàþùåãî îáúåêòà.

1  îáúåêò;

2  çàùèòíîå îêíî âàêóóìíîé êàìåðû

228

êðàòíîãî îòðàæåíèÿ. Ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ íà äëèíàõ âîëí îò 4 äî

5 ìêì n =1,4, ïîýòîìó

. (4.45)

Ïðè e (l)=0,88 êîýôôèöèåíò ñïåêòðàëüíîãî èçëó÷åíèÿ çàùèòíî-

ãî îêíà â îáëàñòè ñïåêòðà 35,5 ìêì áóäåò ðàâåí

e(l)= l- 0,028 - 0, 88+ 0,88 × 0,028 = 0,12.

Ââèäó ïîñòîÿíñòâà ñïåêòðàëüíûõ êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ, ïðîïóñ-

êàíèÿ è èçëó÷åíèÿ ýôôåêòèâíûå êîýôôèöèåíòû ðàâíû e

=e(l)=0,12;

= t(l) = 0,88.

Êîýôôèöèåíò èçëó÷åíèÿ íèêåëèðîâàííîé ïëàñòèíû çàâèñèò îò

äëèíû âîëíû è òåìïåðàòóðû, ïîýòîìó äëÿ ðàñ÷åòà ñðåäíåé âåëè÷èíû

êîýôôèöèåíòà èçëó÷åíèÿ íåîáõîäèìî çàäàòüñÿ äëèíàìè âîëí íà ïî-

ëîâèííîì óðîâíå ÷óâñòâèòåëüíîñòè òåïëîâèçîðà. Äðóãèìè ñëîâàìè

íóæíî âûáðàòü òåïëîâèçîð. Íî äëÿ îêîí÷àòåëüíîãî âûáîðà òåïëîâè-

çîðà åùå ñëèøêîì ìàëî èíôîðìàöèè. Ïîýòîìó ïðîâåäåì ïðåäâàðè-

òåëüíûå ðàñ÷åòû íåîáõîäèìûõ õàðàêòåðèñòèê, âûáðàâ øèðîêîèñïîëü-

çóåìóþ â òåïëîâèçîðàõ îáëàñòü ñïåêòðà 3,55,5 ìêì.

Ïðîâåäåì ðàñ÷åò ñðåäíåé âåëè÷èíû êîýôôèöèåíòà èçëó÷åíèÿ â

çàäàííîì òåìïåðàòóðíîì äèàïàçîíå.

Èñõîäíûìè äàííûìè äëÿ ðàñ÷åòà ÿâëÿþòñÿ l

=3,5 ìêì, l

= 5,5 ìêì,

óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå íèêåëÿ r=7,24× 10

- 6

Îì ×ñì è êîýôôèöèåíò

òåïëîâîãî èçìåíåíèÿ óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ a=5,4×10

-3

. Ðåçóëü-

òàòû ðàñ÷åòà ñðåäíåãî êîýôôèöèåíòà èçëó÷åíèÿ â ñïåêòðàëüíîì äèà-

ïàçîíå 3,55,5 ìêì ïðèâåäåíû â òàáëèöå 4.10.

Òàáëèöà 4.10.

Ñðåäíèé èíòåãðàëüíûé êîýôôèöèåíò èçëó÷åíèÿ íèêåëÿ

â îáëàñòè 3,55,5 ìêì

229

Ïðîâåäåì ðàñ÷åòû ðàäèàöèîííîé òåìïåðàòóðû ìèøåíè â ñîîòâåò-

ñòâèè ñ (4.43) ïðè óñëîâèè, ÷òî R(Ò

)=R(293°)=7,8 Âò/ì

, t

=0,88 è

=0,12. Ïðîâåäåì ðàñ÷åòû òàêæå ðàäèàöèîííûõ êîíòðàñòîâ, ñîîòâåò-

ñòâóþùèõ ïåðåïàäó òåðìîäèíàìè÷åñêîé òåìïåðàòóðû DT

=30°.

Ðàñ÷åòíûå äàííûå ïðèâåäåíû â òàáëèöå 4.11, ãäå íàðÿäó ñ Ò

è DÒ

ïðèâåäåíû ïðîìåæóòî÷íûå ðàñ÷åòíûå äàííûå ïî âåëè÷èíàì ýôôåê-

òèâíûõ ñâåòèìîñòåé è èõ ïðîèçâîäíûõ ïî òåìïåðàòóðå. Êîíòðàñòû ðà-

äèàöèîííîé òåìïåðàòóðû ðàññ÷èòûâàþòñÿ êàê

. (4.46)

Âûÿñíèì óãëîâîé ðàçìåð îáúåêòà W

è åå òåïëîâîé íåîäíîðîäíî-

ñòè W

, íàõîäÿùåéñÿ îò òåïëîâèçîðà íà ðàññòîÿíèè L=3 ì.

= 50 × 10

-3

/3 = 16,7 ìðàä, W

= 3 × 10

-3

/3 = 1 ìðàä.

Îöåíèì ïîãðåøíîñòü îïðåäåëåíèÿ àìïëèòóäû íåîäíîðîäíîñòè.

Åñëè âåëè÷èíà ýòîé ïîãðåøíîñòè íå äîëæíà ïðåâûøàòü ïî òåðìî-

äèíàìè÷åñêîé òåìïåðàòóðå dDÒ

=±3°, òîãäà âåëè÷èíà ïîãðåøíîñòè

îöåíêè íåîäíîðîäíîñòè ðàäèàöèîííîé òåìïåðàòóðû äîëæíà â ñî-

îòâåòñòâèè ñ (4.46) íàõîäèòüñÿ â ïðåäåëàõ dDÒ

= 1,08° ¸ 1,32°, ÷òî

ïîêàçàíî â òàáëèöå 4.11.

Òàáëèöà 4.11.

Ðàñ÷åòû ðàäèàöèîííîé òåìïåðàòóðû ìèøåíè è åå

òåìïåðàòóðíûõ êîíòðàñòîâ

230

Ïîãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðíîé íåîäíîðîäíîñòè âêëþ-

÷àåò ñèñòåìàòè÷åñêóþ ñîñòàâëÿþùóþ, ñâÿçàííóþ ñ ïåðåäàòî÷íîé õà-

ðàêòåðèñòèêîé, êîòîðàÿ áóäåò çàíèæàòü àìïëèòóäó ñèãíàëà, è ñëó÷àé-

íóþ ñîñòàâëÿþùóþ, ñâÿçàííóþ ñ øóìàìè ôîòîýëåêòðîííîãî òðàêòà.

Ïðè äàííûõ èçìåðåíèÿõ èìååò ìåñòî áîëüøîå îòíîøåíèå ñèãíàëà ê

øóìó, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðè îöåíêàõ ïðåíåáðå÷ü øóìîâîé ñîñòàâëÿþ-

ùåé. Ïîëîæèì, ÷òî âåëè÷èíà ïîãðåøíîñòè èç-çà âëèÿíèÿ ïåðåäàòî÷-

íîé õàðàêòåðèñòèêè íå äîëæíà ïðåâûøàòü dDÒ

, òîãäà â ñîîòâåòñòâèè

ñ (3.58) ïîëó÷èëè âåëè÷èíó ïîãðåøíîñòè DF

(a)

Îöåíêè ïîãðåøíîñòè ïîêàçûâàþò, ÷òî DF

(a)=0,1. Òàêîé ïîãðåø-

íîñòè èçìåðåíèÿ òåïëîâîé íåîäíîðîäíîñòè, èìåþùåé êîíå÷íûå ðàç-

ìåðû â äâóõ íàïðàâëåíèÿõ, â ñîîòâåòñòâèè ñ òàáëèöåé 3.20, ñîîòâåò-

ñòâóåò a´b=(2,7 7´2,77) × s. Ïîñêîëüêó a=b=W

, òî s=W

/2,77=

=1,0/2,77=0,36 ìðàä. Ïîýòîìó ìãíîâåííûé óãîë ïîëÿ çðåíèÿ òåïëî-

âèçîðà äîëæåí ñîñòàâëÿòü a

=0,96 × s=0,96 × 0,36=0,35 ìðàä.

Òàêèì îáðàçîì, äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ êîíòðîëÿ íåîäíîðîäíîñòåé

òåìïåðàòóðû âûñîêîîòðàæàþùåãî îáúåêòà, íàõîäÿùåãîñÿ â âàêóóì-

íîé êàìåðå, íåîáõîäèì òåïëîâèçîð â êîðîòêîâîëíîâîì îêíå ïðîçðà÷-

íîñòè àòìîñôåðû 35,5 ìêì ñ òåìïåðàòóðíûì äèàïàçîíîì èçìåðåíèÿ

íå ìåíåå ~320°Ñ ñ ìãíîâåííûì ïîëåì çðåíèÿ íå õóæå 0,35 ìðàä è

ìèíèìàëüíûì ôîêóñèðóåìûì ðàññòîÿíèåì íå áîëåå 3 ì.

Àëãîðèòì èçìåðåíèÿ ñîñòîèò èç ðåãèñòðàöèè ñðåäíåé ðàäèàöè-

îííîé òåìïåðàòóðû`T

è âûÿâëåíèÿ ïðîñòðàíñòâåííûõ íåîäíîðîäíî-

ñòåé èçëó÷åíèÿ, òåìïåðàòóðíûé êîíòðàñò êîòîðûõ îïðåäåëÿåòñÿ, êàê

`T

. Äàëåå òåìïåðàòóðíûé êîíòðàñò äîëæåí ñîïîñòàâëÿòüñÿ ñ

ðàñ÷åòíûì çíà÷åíèåì DÒ

èç (4.46), ãäå DÒ

=30°. Â ýòîì óðàâíåíèè

êîýôôèöèåíò èçëó÷åíèÿ è ïðîèçâîäíàÿ ïî òåìïåðàòóðå çàâèñèò îò òåð-

ìîäèíàìè÷åñêîé ñðåäíåé òåìïåðàòóðû îáúåêòà,`T

, êîòîðóþ äëÿ

óïðîùåíèÿ ðàñ÷åòîâ â ñèëó íåâûñîêîé òî÷íîñòè îïðåäåëåíèÿ`T

öåëåñîîáðàçíî îïðåäåëÿòü èç ëèíåéíîé àïïðîêñèìàöèè çàâèñèìî-

ñòè òåðìîäèíàìè÷åñêîé òåìïåðàòóðû, èçìåðÿåìîé òåïëîâèçîðîì.